Какое утверждение характеризующее свойства алмаза является неверным
Самый популярный и известный во всем мире минерал – алмаз. Невероятная красота, ослепительный блеск и редкость заставляют многих людей приобретать украшение с алмазом, несмотря на высокую цену. Минерал прочно вошел в историю всего земного шара, с ним связаны мистические легенды и безрассудные преступления, также алмаз присутствует во многих музеях. Статья поможет читателю разобраться в природном камне со всех сторон, с физической, химической и магической.
Происхождение алмаза
Именуется алмаз, благодаря переводу с арабского языка «твердый», является самым твердым минералом все всем мире. Камень использовался в виде украшений с давних времен и также имел финансовую подоплеку. Доподлинно неизвестно, где обнаружили первый объект алмаза, в связи с внешним видом минерала. Как бы ни был прекрасен обработанный руками мастеров алмаз, при добыче он выделяется как простой кристалл горной породы хрусталя в невзрачной форме. Все названия минерала ассоциируются и характеризуются его твердостью: алмас, адамас, диамонд. Само название «алмаз» пришло в общество, благодаря Афанасию Никитину, который издал в 1472 году сочинение «Хождение за три моря».
Где и как добываются
Месторождения алмазов встречаются в странах: Россия, Африка, Австралия и Канада. Первыми, кто начал добывать минералы, стали народы Индии, но к концу XIX века запасы были на исходе. Богатейшие залежи минералов были открыты в середине XVIII века на территории Бразилии.
Справка. Алмаз – чистый углерод, и его прямым собратом является графит. Для преобразования графита в алмаз нужны специальные условия: давление около 60 тысяч атмосфер и температура свыше 900 градусов. Такие условия происхождения существуют в коре земного шара на глубине свыше 80 км. На поверхность попадает, благодаря вулканической магме, формируя кимберлитовые трубки – тело, в котором образуется алмаз.
Минерал добывается не только в земле, также попадает на земную поверхность через метеориты. Процесс зарождения алмаза связан с условиями при столкновении неземных предметов с землей, и они имеют название импактиты. Добыча импактитов является недоходной, в связи с малыми размерами кристаллов. Для индустриальной добычи используют метод добычи залежей, которые находятся в земле.
В мире существуют две крупные компании по добыче алмазов. «De Beers» — США и «Алроса» — Россия, каждая из них добывает большое количество минералов от мирового оборота.
Свойства и основные характеристики
Каждый природный минерал образуется в определенных условиях и с конкретным составом характеристик. Далее подробно рассмотрим физические свойства алмаза, структуру и окраску для основной информации.
Физико-механические свойства
Минерал представляет собой аллотропный вид углерода, при природных условиях может существовать очень долго, но при повышении температуры структура меняется в графит. Карат – единица измерения алмаза. Отличительной чертой алмаза от других натуральных камней является его характерная твердость, по шкале Мооса имеет показатель 10 баллов. Особенность твердого алмаза – хрупкость минерала. К физическим свойствам относится диэлектрик, то есть самоцвет не проводит электрический ток. Расплавиться алмаз может только в случае температуры свыше 3700 градусов и при давлении 11 гигапаскалей. Если направить на алмаз струю кислорода, то минерал горит голубым пламенем при температуре свыше 700 градусов, и впоследствии превращаясь в углекислый газ. Плотность алмаза равна 3510 кг/м³.
Структура
Алмаз относится к виду кристаллографии – строение сингонии типа кубической формы. Внутренний образ структуры минерала представлен геометрической формой – сетки или решетки в количестве двух штук. Относится к группе пространственных кристаллических форм и имеет формулу Fd3m. В решетке, внутри кубической плоскости атомы располагаются вверху и в центре. Такая же структура существует у других минералов, например, кремний, преобразованное олово и прочие. Благодаря дефектам, алмаз принимает различные цветовые окраски.
Окраска
В мире, помимо традиционных прозрачных камней, существует 1% минералов с розовым, желтым, красным, черным, фиолетовым и голубым оттенком. Это очень редкие алмазы, их стоимость за 1 карат может превышать 1 миллион долларов:
- алмазы с преобладанием желтых или коричневых оттенков образуются за счет включения в состав железа;
- зеленая палитра минерала зависит от облучения;
- мутную или дымчатую структуру можно увидеть, если компонент алмаза составит примесь бора;
- черные тона кристалла получаются за счет включения в состав алмаза углеродных примесей;
- розовую или лиловую палитру получают за счет деформации структуры камня.
За счет признака высокого преломления алмаз получает свой невероятный блеск и сверкание.
При добыче алмаз непрезентабельного вида, редко можно увидеть тот самый яркий блеск, но с современными технологиям огранки в реалии человек получает бриллиант.
Химический состав
Алмаз – природный углерод. Особенность структуры дает прозрачный вид минерала. Природа редко создает идеальные камни, поэтому в большинстве присутствуют дефекты и примеси. В химический состав кристалла входят: азот, алюминий, бор, магний, кальций, железо, медь, барий и кремний. В компоненты алмаза могут входить: твердые, жидкие и газообразные включения.
Формула алмаза
Химическая формула алмаза проста — элемент C. Обусловлено это тем, что алмаз — это чистый углерод, и входящие в его состав примеси очень малы, менее 15%, и поэтому в формулу не включаются. Порядковый номер в таблице – 6.
Магические свойства
Важно! Как и все природные минералы, имеют магическое назначение. Алмаз – прозрачный камень, соответственно, дарует чистую ауру владельцу. Камень способен помочь и в любовных делах, и в карьере.
Все достоинства камня, которые приписывают люди с магическими силами:
- дает гарантию защиты от магического воздействия любой направленности;
- дарует смелость, уверенность в себе, твердость духа;
- защитит от вредных привычек;
- осчастливливает обладателя.
Алмаз с примесями зеленых оттенков дарует женщине здоровье и крепкие семейные узы.
При всех своих положительных свойствах минерал требователен к владельцу. Если у человека негативные мысли в сторону других людей, то камень не будет действовать, также это касается грешников. Алмаз, переданный по наследству, приобретает магическое воздействие на нового обладателя только через 10 лет постоянного ношения. По легенде, чтобы обрести магические свойства, алмаз должен быть подарен человеку, а не самостоятельно куплен. Ни в коем случае нельзя красть алмаз или украшение с ним, это навлечет на преступника несчастье и большие жизненные проблемы.
В любом случае, бриллиантовый алмаз – красивое украшение, которое подойдет любому человеку с чистой душой.
По зодиакальной системе, алмаз лучше выбрать Овну, Весам. Этим знакам камень дарует максимальные положительные качества в виде уверенности, смелости и решительности. Категорически нельзя носить камень Рыбам, так как не принесет никакого действия.
Водным знакам подойдут голубые алмазы, знакам стихии огня – красные оттенки минерала.
Лечебные свойства
Алмазы не только ценятся своей красотой и блеском, также имеют полезные и целительные свойства. В народной медицине самоцвет используется в качестве «цветотерапии». Заключается способ лечения цветом в направлении свечения от ультрафиолетовых лучей на человека, чем очищается организм от заболеваний.
Еще один метод лечения в литотерапии – опустить алмаз на несколько суток в воду и выпить ее. Получаемый концентрат тонизирует организм человека, убивая микробы и заставляя работать процессы организма в правильном русле.
Народные целители часто используют минерал в лечении, веря в природную мощь камня. Ниже перечислены патологии, при которых применяется алмазотерапия:
- астма;
- почечная недостаточность и камни в почках;
- ускоряет процесс обмена веществ;
- гепатит;
- бронхит;
- заболевания предстательной железы;
- патологии суставов;
- кожные заболевания.
Как отличить натуральный камень от подделки
Справка. Алмаз – дорогостоящий и красивый камень, соответственно, подделка происходит чаще, чем у других камней. Фианит – главная подделка, которая очень похожа на алмаз.
Существуют несколько способов определения подделки:
- 57 граней у природного минерала, у подделок – обычно меньше;
- у природного камня четкие грани, в отличие от скругленных в подделке;
- при помощи лупы можно увидеть в подделке удвоение граней, в настоящем такого не может быть;
- при направлении УФ лучей природный начинает светиться;
- при проведении маркером по камню можно увидеть прямую линию;
- алмаз не запотевает.
Использование алмаза
Справка. Алмаз широко используется в жизни человека. В ювелирном деле алмаз — бриллиант, украшения с ним очень ценятся. В промышленной сфере используют мелкие камешки или искусственно произведенные камни. Алмазная крошка позволяет наделить любой инструмент большой производительностью и высоким качеством резки. Это могут быть ножницы для резки по металлу, стеклу или материалы, используемые в шлифовке. Скорость работы и эффективность при использовании алмаза резко повышаются.
«Лучшие друзья девушек — это бриллианты…», действительно, текст из песни прекрасно описывает главное назначение алмаза. Минерал очень привлекательный, с особенным блеском и свечением привлекает к себе внимание. Украшения с ним невероятно утонченные и выглядят очень дорого. Лучший подарок для любого человека, который ценит качество драгоценных камней. К тому же камень обладает магическими и лечебными свойствами, подходит ко многим людям, но только с чистой и искренней душой. Ведь только алмаз обладает прозрачностью и большой твёрдостью. У минерала есть отличие в месторождении от других природных веществ. Алмаз добывают как внутри земли, так и «внеземные», которые образуются за счет метеоритов.
Ñàìîå òâåðäîå âåùåñòâî
Íàèáîëåå òâ¸ðäûì èç ñóùåñòâóþùèõ íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ óëüòðàòâ¸ðäûé ôóëëåðèò (ïðèìåðíî â 1,171,52 òâ¸ðæå àëìàçà). Îäíàêî ýòîò ìàòåðèàë äîñòóïåí òîëüêî â ìèêðîñêîïè÷åñêèõ êîëè÷åñòâàõ. Ñàìûì æå òâ¸ðäûì èç ðàñïðîñòðàí¸ííûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ àëìàç. Êðîìå òîãî, ñóùåñòâóåò èíôîðìàöèÿ, ÷òî ãðóïïå àìåðèêàíñêèõ è êèòàéñêèõ ó÷åíûõ óäàëîñü äîêàçàòü, ÷òî ñïåöèàëüíî îáðàáîòàííûé ëîíñäåéëèò íà 58% òâåðæå àëìàçà.
Ëîíñäåéëèò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îäíó èç àëëîòðîïíûõ ìîäèôèêàöèé óãëåðîäà. Ñòðóêòóðà åãî êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè íàïîìèíàåò ñòðóêòóðó ðåøåòêè àëìàçà. Çà ýòî äàííûé ìàòåðèàë ïîëó÷èë âòîðîå èìÿ — ãåêñàãîíàëüíûé àëìàç. Îòëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ýëåìåíòàðíàÿ ÿ÷åéêà ëîíñäåéëèòà ñîäåðæèò ÷åòûðå àòîìà, à ÿ÷åéêà àëìàçà — âîñåìü. Îäíàêî, ïî ñëîâàì èññëåäîâàòåëåé, ìàëîâåðîÿòíî, ÷òî íîâûé ìàòåðèàë íàéäåò ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå, ïîòîìó ðàññìàòðèâàòü åãî òåîðåòè÷åñêèå ñâîéñòâà íà äàííûé ìîìåíò íå èìååò íèêàêîãî ñìûñëà.
Ôóëëåðèò ýòî ìîëåêóëÿðíûé êðèñòàëë, â óçëàõ ðåø¸òêè êîòîðîãî íàõîäÿòñÿ ìîëåêóëû ôóëëåðåíà.
Àëìàç ìèíåðàë, îäíà èç àëëîòðîïíûõ ôîðì óãëåðîäà.
Òâ¸ðäîñòü ñâîéñòâî ìàòåðèàëà ñîïðîòèâëÿòüñÿ ïðîíèêíîâåíèþ â íåãî äðóãîãî, áîëåå òâ¸ðäîãî òåëà.
ÔÓËËÅÐÈÒ — ÍÎÂÀß ÔÎÐÌÀ ÓÃËÅÐÎÄÀ
È. Â. ÇÎËÎÒÓÕÈÍ, Âîðîíåæñêèé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
 1990 ãîäó ñðåäè ôèçèêîâ è õèìèêîâ âîçíèê áóì èññëåäîâàòåëüñêèõ ðàáîò, âûçâàííûé ñîîáùåíèåì î ïîëó÷åíèè íîâîãî âåùåñòâà — ôóëëåðèòà, ñîñòîÿùåãî èç ìîëåêóë óãëåðîäà — ôóëëåðåíîâ. Ñòðóêòóðà ôóëëåðèòà, åãî ñâîéñòâà, ìåòîäû ïîëó÷åíèÿ — âñå ýòè âîïðîñû îêàçàëèñü â ôîêóñå âíèìàíèÿ èññëåäîâàòåëåé. Îòêðûëèñü áîãàòåéøèå âîçìîæíîñòè äëÿ ñîçäàíèÿ íà îñíîâå íîâîãî âåùåñòâà ðàçëè÷íîãî ðîäà ñîåäèíåíèé è ñòðóêòóð ñ íåîáû÷íûìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.
Ôóëëåðèò ÿâëÿåòñÿ àëëîòðîïíîé ìîäèôèêàöèåé óãëåðîäà. Ïîýòîìó, ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê ðàññìîòðåíèþ åãî ñòðóêòóðû, ñâîéñòâ è âîçìîæíûõ îáëàñòåé ïðèìåíåíèÿ, âñïîìíèì áëèæàéøèõ «ðîäñòâåííèêîâ» íîâîãî âåùåñòâà — ãðàôèò è àëìàç.
Îäíîé èç êðèñòàëëè÷åñêèõ ìîäèôèêàöèé óãëåðîäà ÿâëÿåòñÿ ãðàôèò. Ýòîò ÷óäåñíûé ìàòåðèàë íàõîäèò øèðî÷àéøåå ïðèìåíåíèå â ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ ñôåðàõ ÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè — îò èçãîòîâëåíèÿ êàðàíäàøíûõ ãðèôåëåé äî áëîêîâ çàìåäëåíèÿ íåéòðîíîâ â ÿäåðíûõ ðåàêòîðàõ.
Ðàñïîëîæåíèå àòîìîâ óãëåðîäà â êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðå ãðàôèòà âåñüìà íåîáû÷íî. Îòäåëüíûå àòîìû, ñîåäèíÿÿñü ìåæäó ñîáîé, ôîðìèðóþò øåñòèóãîëüíûå êîëüöà, îáðàçóþùèå ñåòêó, ïîõîæóþ íà ï÷åëèíûå ñîòû [1]. Ìíîæåñòâî òàêèõ ñåòîê ðàñïîëàãàþòñÿ äðóã íàä äðóãîì ñëîÿìè. Ðàññòîÿíèå ìåæäó àòîìàìè, ðàñïîëîæåííûìè â âåðøèíàõ ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ, ðàâíî 0,142 íì. Ñîñåäíèå àòîìû âíóòðè êàæäîãî ñëîÿ ñâÿçàíû âåñüìà ïðî÷íûìè êîâàëåíòíûìè ñâÿçÿìè, ïîýòîìó ñëîé àòîìîâ, îáðàçóþùèõ ãåêñàãîíàëüíóþ ñåòêó, äîñòàòî÷íî ïðî÷åí è ñòàáèëåí. À âîò ñëîè â ãðàôèòå íàõîäÿòñÿ íà äîâîëüíî ïî÷òèòåëüíîì ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà: îíî ðàâíî 0,335 íì, ÷òî áîëåå ÷åì â äâà ðàçà ïðåâûøàåò ðàññòîÿíèå ìåæäó óãëåðîäíûìè àòîìàìè â ãåêñàãîíàëüíîé ñåòêå. Áîëüøîå ðàññòîÿíèå ìåæäó ñëîÿìè îïðåäåëÿåò ñëàáîñòü ñèë, ñâÿçûâàþùèõ ñëîè. Òàêàÿ ñòðóêòóðà — ïðî÷íûå ñëîè, ñëàáî ñâÿçàííûå ìåæäó ñîáîé — îïðåäåëÿåò ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà ãðàôèòà: íèçêóþ òâåðäîñòü è ñïîñîáíîñòü ëåãêî ðàññëàèâàòüñÿ íà ìåëü÷àéøèå ÷åøóéêè.
Äðóãîé êðèñòàëëè÷åñêîé ìîäèôèêàöèåé óãëåðîäà ÿâëÿåòñÿ àëìàç — âåùåñòâî ñîâåðøåííî óíèêàëüíîå. Êàæäûé àòîì óãëåðîäà â ñòðóêòóðå àëìàçà ðàñïîëîæåí â öåíòðå òåòðàýäðà, âåðøèíàìè êîòîðîãî ñëóæàò ÷åòûðå áëèæàéøèõ àòîìà. Ñîñåäíèå àòîìû ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé êîâàëåíòíûìè ñâÿçÿìè. Òàêàÿ ñòðóêòóðà îïðåäåëÿåò ñâîéñòâà àëìàçà — ñàìîãî òâåðäîãî âåùåñòâà, èçâåñòíîãî íà Çåìëå.
Èçó÷åíèå ýòèõ äâóõ ôîðì ÷èñòîãî óãëåðîäà èìååò äàâíþþ èñòîðèþ.  ðàçíîå âðåìÿ âûäàþùèåñÿ õèìèêè è ìàòåðèàëîâåäû îòêðûëè è äðóãèå ôîðìû óãëåðîäà, òàêèå, êàê àìîðôíûé óãëåðîä, êàðáèí, áåëûé óãëåðîä è ò. ä. Îäíàêî âñå ýòè ôîðìû ÿâëÿþòñÿ êîìïîçèòàìè, òî åñòü ñìåñüþ ìàëûõ ôðàãìåíòîâ ãðàôèòà è àëìàçà. Äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè ñ÷èòàëîñü, ÷òî ñóùåñòâóþò òîëüêî äâà ñïîñîáà ðàñïîëîæåíèÿ àòîìîâ óãëåðîäà â ïðîñòðàíñòâå, ïîçâîëÿþùèõ ïîëó÷èòü êðèñòàëëè÷åñêóþ ôîðìó óãëåðîäà. Òàêîå ïîëîæåíèå ñëåäóåò ñ÷èòàòü âåñüìà óäèâèòåëüíûì.  ñàìîì äåëå, â íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî ñâûøå ìèëëèîíà ñîåäèíåíèé óãëåðîäà ñ äðóãèìè ýëåìåíòàìè. Èõ èçó÷åíèå ñîñòàâëÿåò ïðåäìåò îãðîìíîãî ðàçäåëà íàóêè — îðãàíè÷åñêîé õèìèè.  òî æå âðåìÿ èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè õèìèè ÷èñòîãî óãëåðîäà íà÷àëèñü ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî.  ïîñëåäíèå 10 ëåò ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ îçíàìåíîâàëèñü âûäàþùèìèñÿ óñïåõàìè â ïîëó÷åíèè ïðèíöèïèàëüíî íîâîé òðåòüåé ôîðìû ÷èñòîãî óãëåðîäà, î êîòîðîé ïîéäåò ðå÷ü íèæå.
ÔÓËËÅÐÅÍÛ — ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÔÎÐÌÀ ÓÃËÅÐÎÄÀ
Íîâàÿ ôîðìà óãëåðîäà ÿâëÿåòñÿ íîâîé ïî ñóùåñòâó [2].  ïðîòèâîïîëîæíîñòü ïåðâûì äâóì, ãðàôèòó è àëìàçó, ñòðóêòóðà êîòîðûõ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïåðèîäè÷åñêóþ ðåøåòêó àòîìîâ, òðåòüÿ ôîðìà ÷èñòîãî óãëåðîäà ÿâëÿåòñÿ ìîëåêóëÿðíîé. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ìèíèìàëüíûì ýëåìåíòîì åå ñòðóêòóðû ÿâëÿåòñÿ íå àòîì, à ìîëåêóëà óãëåðîäà. Äà êàêàÿ ìîëåêóëà! Îêàçûâàåòñÿ, ìîëåêóëû ÷èñòîãî óãëåðîäà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé çàìêíóòóþ ïîâåðõíîñòü, èìåþùóþ ôîðìó ñôåðû èëè ñôåðîèäà. Òàêèå ìîëåêóëû íàçâàëè ôóëëåðåíàìè â ÷åñòü àìåðèêàíñêîãî èçîáðåòàòåëÿ è àðõèòåêòîðà Ðè÷àðäà Áàêìèíñòåðà Ôóëëåðà, ïîëó÷èâøåãî â 1954 ãîäó ïàòåíò íà ñòðîèòåëüíûå êîíñòðóêöèè â âèäå øåñòèóãîëüíèêîâ è ïÿòèóãîëüíèêîâ, ñîñòàâëÿþùèõ ïîëóñôåðó èëè ïîëóñôåðîèä, êîòîðûå ìîæíî èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå êðûø áîëüøèõ çäàíèé (öèðêè, âûñòàâî÷íûå ïàâèëüîíû è äð.).
Áîëüøîé èíòåðåñ ê ìîëåêóëÿðíîìó óãëåðîäó âîçíèê â 1985 ãîäó, êîãäà áûëà îòêðûòà 60-àòîìíàÿ ìîëåêóëà C60 . Êðîìå òîãî, áûëè îáíàðóæåíû ìîëåêóëû C70 , C76 , C84 è ò. ä. Âñå îíè èìåþò ôîðìó çàìêíóòîé ïîâåðõíîñòè, íà êîòîðîé ðàñïîëàãàþòñÿ àòîìû óãëåðîäà.
Îñíîâíûì ýëåìåíòîì ñòðóêòóðû ôóëëåðåíîâ ÿâëÿåòñÿ øåñòèóãîëüíèê, â âåðøèíàõ êîòîðîãî ðàñïîëîæåíû àòîìû óãëåðîäà. Êàê ìû âèäåëè ðàíåå, ïîäîáíûå øåñòèóãîëüíèêè òàêæå õàðàêòåðíû äëÿ ñòðóêòóðû ãðàôèòà. Èñõîäÿ èç ýòîãî, ëîãè÷íî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ãðàôèò äîëæåí èñïîëüçîâàòüñÿ êàê èñõîäíîå ñûðüå äëÿ ñèíòåçà ôóëëåðåíîâ. Òàê è ïðîèñõîäèò íà ñàìîì äåëå.  íàñòîÿùåå âðåìÿ òâåðäî óñòàíîâëåíî, ÷òî íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì ïîëó÷åíèÿ ôóëëåðåíîâ ÿâëÿåòñÿ òåðìè÷åñêîå ðàçëîæåíèå ñëîèñòîé ñòðóêòóðû ãðàôèòà íà ìàëûå ôðàãìåíòû, èç êîòîðûõ çàòåì ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå C60 è äðóãèõ çàìêíóòûõ ìîëåêóë óãëåðîäà.
Åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ìîëåêóëà C60 ñîñòàâëåíà òîëüêî èç øåñòèóãîëüíûõ ôðàãìåíòîâ ãðàôèòà, òî åå ðàäèóñ äîëæåí áûòü ðàâåí 0,37 íì. Íà ñàìîì æå äåëå òî÷íîå çíà÷åíèå ðàäèóñà C60 , óñòàíîâëåííîå ðåíòãåíîñòðóêòóðíûì àíàëèçîì, ñîñòàâëÿåò 0,357 íì. Ýòà âåëè÷èíà âñåãî íà 2% îòëè÷àåòñÿ îò ðàññ÷èòàííîé. Ðàçëè÷èå â ðàäèóñàõ ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî àòîìû óãëåðîäà ðàñïîëàãàþòñÿ íà ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè â âåðøèíàõ 20 ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ, óíàñëåäîâàííûõ îò ãðàôèòà, è 12 ïðàâèëüíûõ ïÿòèóãîëüíèêîâ, âîçíèêøèõ â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ C60 . Ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî èç ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ ëåãêî âûêëàäûâàåòñÿ ïëîñêàÿ ïîâåðõíîñòü, îäíàêî èìè íå ìîæåò áûòü âûëîæåíà ïîâåðõíîñòü çàìêíóòàÿ: ÷àñòü øåñòèóãîëüíûõ êîëåö íåîáõîäèìî ðàçðåçàòü, ÷òîáû èç ðàçðåçàííûõ ÷àñòåé ñôîðìèðîâàëèñü ïÿòèóãîëüíèêè. Òî÷íî òàêèì æå îáðàçîì øüåòñÿ ôóòáîëüíûé ìÿ÷. Åãî ïîêðûøêà òàêæå ñîñòîèò (è â ýòîì ëåãêî óáåäèòüñÿ) èç ïÿòè- è øåñòèóãîëüíûõ ëîñêóòêîâ êîæè, îáðàçóþùèõ ñôåðè÷åñêóþ ïîâåðõíîñòü.
Òàêèì îáðàçîì, ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû ôóëëåðåíîâ ïîäîáíû ñòðóêòóðíûì ýëåìåíòàì ãðàôèòà. Ïëîñêàÿ ñåòêà øåñòèóãîëüíèêîâ (â ñëó÷àå ãðàôèòà) ñâåðíóòà è ñøèòà â çàìêíóòóþ ñôåðó èëè ñôåðîèä. Ïðè ýòîì ÷àñòü øåñòèóãîëüíèêîâ ïðåîáðàçóåòñÿ â ïÿòèóãîëüíèêè.
ÏÎËÓ×ÅÍÈÅ ÔÓËËÅÐÅÍÎÂ È ÔÓËËÅÐÈÒÀ
Óñòàíîâêà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ôóëëåðåíîâ ïóòåì òåðìè÷åñêîãî èñïàðåíèÿ ãðàôèòà. Ýòîò ñïîñîá áûë ðàçðàáîòàí â 1990 ãîäó [3].  êà÷åñòâå ñûðüÿ èñïîëüçóþò öèëèíäðè÷åñêèå ñòåðæíè ñïåêòðàëüíî ÷èñòîãî ãðàôèòà, èìåþùèå äèàìåòð îò 1 äî 6 ìì. Çàòî÷åííûå êîíöû ñòåðæíåé ñîåäèíÿþò, è ÷åðåç íèõ ïðîïóñêàþò òîê 150 — 200 À. Ìîæíî èñïîëüçîâàòü êàê ïîñòîÿííûé, òàê è ïåðåìåííûé òîê. Ïðè ïðîïóñêàíèè òîêà â ìåñòå êîíòàêòà âîçíèêàåò ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà è íà÷èíàåòñÿ èñïàðåíèå ãðàôèòà. Íàãðåâ äîëæåí áûòü óìåðåííûì, ÷òîáû îò ñòåðæíåé îòäåëÿëèñü íå îòäåëüíûå àòîìû óãëåðîäà, à öåëûå ôðàãìåíòû ñëîåâ ãðàôèòà, ñîñòîÿùèå èç óãëåðîäíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ. Èñïàðåííûé ãðàôèò îñàæäàåòñÿ íà ñòåíêàõ êàìåðû â âèäå ñàæè.
Îïèñàííûé ïðîöåññ îñóùåñòâëÿåòñÿ â êàìåðå, â êîòîðîé ïðåäâàðèòåëüíî ñîçäàåòñÿ âàêóóì ïîðÿäêà 10- 6 Òîðð. Çàòåì êàìåðó çàïîëíÿþò ãàçîì ãåëèåì. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî àòîìû ãåëèÿ ñïîñîáíû ýôôåêòèâíî îòíèìàòü èçáûòî÷íóþ ýíåðãèþ ó ôðàãìåíòîâ ãðàôèòà, ïîêèíóâøèõ çîíó ýëåêòðè÷åñêîé äóãè. Êðîìå òîãî, ãåëèé óíîñèò ýíåðãèþ, âûäåëÿþùóþñÿ ïðè îáúåäèíåíèè ôðàãìåíòîâ â ìîëåêóëû ôóëëåðåíîâ. Îïòèìàëüíîå äàâëåíèå ãåëèÿ â êàìåðå ïðè èñïàðåíèè ãðàôèòà íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 50 — 100 Òîðð. Øåñòèóãîëüíûå ôðàãìåíòû ãðàôèòà, îõëàæäåííûå â ãàçîîáðàçíîì ãåëèè, ñëóæàò «êèðïè÷èêàìè» äëÿ ïîñòðîåíèÿ ìîëåêóë C60 è C70 .
×òîáû âûäåëèòü ÷èñòûå ôóëëåðåíû, îñåâøóþ íà ñòåíêàõ èñïàðèòåëüíîé êàìåðû ñàæó ðàñòâîðÿþò â ìåòèëáåíçîëå (òîëóîëå). Ïðè ýòîì ôóëëåðåíû ïåðåõîäÿò â ðàñòâîð, à íåïðîðåàãèðîâàâøèå ôðàãìåíòû ãðàôèòà âûïàäàþò â îñàäîê. Îòäåëåíèå îñàäêà ìîæåò áûòü ïðîèçâåäåíî îäíèì èç òðåõ ïóòåé: ôèëüòðàöèåé, âðàùåíèåì ðàñòâîðà â öåíòðèôóãå, ýêñòðàêöèåé ïðè ïîìîùè ïðèáîðà Ñîêñëåòà.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àþò æèäêîñòü öâåòà êðàñíîãî âèíà, êîòîðàÿ çàòåì ïîìåùàåòñÿ â èñïàðèòåëü. Òîëóîë èñïàðÿåòñÿ, à ôóëëåðåíû âûïàäàþò íà äíî è ñòåíêè ñîñóäà â âèäå ÷åðíîé ïóäðû, ìàññà êîòîðîé ñîñòàâëÿåò îêîëî 10% îò ìàññû èñõîäíîé ãðàôèòîâîé ñàæè.  ñîñòàâ ïóäðû âõîäÿò ìîëåêóëû C60 è C70 â ñîîòíîøåíèè 85 : 15. Äëÿ ðàçäåëåíèÿ ýòèõ ôóëëåðåíîâ èñïîëüçóåòñÿ æèäêîñòíàÿ êîëîíî÷íàÿ õðîìàòîãðàôèÿ, òðåáóþùàÿ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ðàñòâîðèòåëåé. Öâåò ÷èñòîãî C60 â ðàñòâîðå — êðàñíûé àíèëèíîâûé, òîãäà êàê öâåò ðàñòâîðà C70 — îðàíæåâûé.
Ïðè âûïàðèâàíèè ðàñòâîðà ÷èñòîãî C60 îáðàçóåòñÿ íîâîå êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî, êîòîðîå ïîëó÷èëî íàçâàíèå «ôóëëåðèò». Âïåðâûå òâåðäûé ôóëëåðèò íàáëþäàëè Êðå÷ìåð è Õóôôìàí â ìàå 1990 ãîäà â îäíîé èç ëàáîðàòîðèé Èíñòèòóòà ÿäåðíîé ôèçèêè â ã. Ãåéäåëüáåðãå (Ãåðìàíèÿ). Ôóëëåðèò ÿâëÿåòñÿ òðåòüåé ôîðìîé