Алхимики все силы потратили на безнадежное дело — превратить ртуть в золото, даже не подозревая, что еще более драгоценная вещь на земле — алмаз — лишь кристаллическая форма углерода. Узнали об этом случайно еще во времена Лавуазье.
Дело в том, что цена алмаза зависит от его веса, измеряемого в каратах. Один карат — двести миллиграммов. Но зависимость эта не линейна. Один алмаз в два карата значительно дороже, чем два алмаза по одному. Это и подтолкнуло на мысль сплавить два маленьких алмаза в один побольше. Велико же было удивление экспериментаторов, когда у них на глазах оба алмаза обуглились и… сгорели!
Более подробно осветил это явление в 1797 году С.Теннан, практикующий врач из Кембриджа. Он поместил бриллиант из своего перстня в герметически запаянный золотой футляр и нагрел. Бриллиант исчез, но футляр оказался наполнен чистым углекислым газом. Вычтя из массы этого газа массу кислорода, ученый доказал: масса присоединившегося к нему углерода равна массе бриллианта, а значит, алмаз — это форма углерода.
При нагревании алмаза до 2500 градусов без доступа воздуха он превращается в графит. Полагая, что возможен и обратный процесс, легко приходим к выводу — сырья для производства алмазов в природе сколько угодно. Но почему они встречаются так редко?
Алмазы рождаются где-то в глубинах земли при давлениях в сотни тысяч атмосфер и температуре под три тысячи градусов. В результате каких-то процессов они поднимаются с многокилометровых глубин. Ничто не запрещает нам думать, что где-то «там» их гораздо больше!
Химики все же набрались смелости и попытались получить алмаз лабораторным путем. Первым такой опыт сделал в 1823 году в Харькове В.Н.Каразин. В результате «особливо долговременного действия весьма постепенно усиливаемого огня» на соединение, богатое углеродом, «случилось мне добыть весьма твердое вещество в кристаллах, которое профессор химии Сухомлинов почел подходящим еще ближе к алмазу», — сообщал Каразин в своем докладе. Вслед за этим до конца столетия было проведено множество экспериментов, в ходе которых появлялись кристаллы, не отличимые по твердости от алмаза.
Экспериментировали по-разному. Французский химик Руссо подвергал действию сильных электрических разрядов газообразный ацетилен. Получались шарики углерода со сверхтвердыми кристалликами внутри.
Но чаще всего химики старались к высокой температуре добавить высокое давление, дабы получить условия, близкие к протекающим в недрах земли. Таких опытов было много, но особенно примечательны работы англичанина Хэннея, проводившиеся с 1878 по 1880 год. Для получения сверхвысоких давлений он брал закрытую с одного конца стальную трубу, на которую поочередно в раскаленном состоянии были надеты еще три стальных трубы. По существу, это был пушечный ствол. В него помещали смесь из 10 частей костного масла и 4 частей лития. Затем в трубу с другого конца загоняли коническую заглушку и заваривали кузнечным способом. Далее трубу выдерживали в печи при температуре темно-красного каления (около 700 градусов) до 14 часов. Это был самый драматичный момент эксперимента. Из восьмидесяти труб семьдесят семь разорвало. Слава богу никто не пострадал. Раскаленную трубу бросали в бак со льдом. От быстрого охлаждения верхних слоев объем трубы сокращался и давление в ней резко возрастало еще до того, как содержимое остывало. Кроме того, в результате быстрого сжатия должна была возрасти и температура сжимаемого вещества. Правда, ни измерений, ни расчетов происходящих процессов в те времена сделать не могли. Как бы там ни было, а маленькие сверхтвердые кристаллики ученый получил.
В 1893 году алмазы более простым способом решил создать Анри Муассан. Он расплавлял в графитовом тигле высокоуглеродистый чугун (рис. 1).
Нагревал его электрической дугой до максимальной температуры и бросал в ледяную воду (рис. 2).
Полученный слиток растворяли в кислоте и находили сверхтвердые кристаллы, которые посчитали алмазами. Муассан в 1906 году получил Нобелевскую премию, но не за алмазы, а за открытие фтора и изобретение дуговой электрической печи.
Вы, наверное, заметили, что, говоря о продуктах вышеперечисленных экспериментов, мы избегаем произносить слово «алмаз». Это не случайно. Сверхвысокая твердость — это еще не обязательно признак алмаза. Другие анализы по причине малого количества вещества химики XIX века произвести не могли. Когда в начале 20-х годов появился рентгеноструктурный анализ, то сразу же проверили многие образцы искусственных кристаллов. Выяснили, что форма кристаллической решетки у них совсем иная — это не алмаз.