logo

logo

logo

logo

logo

الألماس

الماس

Diamond - Diamant

الألمــاس

عبد الرحمن سفرجلاني

الصفات الطبيعية للألماس

معايير تقييم الألماس

أسباب تلوّن بلورات الألماس

استخراج الألماس

استعمالات الألماس

 

تعود تسمية معدن (فلز mineral) الألماس diamond إلى اللغة اليونانية «أداماس»، وتعني المعدن الذي لا يقهر، وتم تعريبها إلى اللغة العربية لاحقاً إلى الألماس، علماً أن اليونانيين كانوا قد أطلقوا اسم أداماس على مجموعة من المعادن القاسية الصلبة أيضاً كالكوروندوم والعقيق والآغات.

يعدُّ الألماس ملك الأحجار الكريمة، وتأتي رفعة مكانته بسبب ندرة وجوده وتوفره في الطبيعة من ناحية، ومن صفاته الفريدة التي يتمتع بها من ناحية أخرى، كالصلابة (القساوة) العالية والشفافية النادرة والبريق الأخاذ والتبدد اللوني البديع والتلألؤ الذي يميزه من سائر الأحجار الكريمة الأخرى؛ فالألماس من حيث الصلابة يحتل المرتبة العاشرة في قمة سلم صلابة المعادن الطبيعية ويعدُّ أقسى الأحجار الكريمة، إذ تفوق صلابته المطلقة معدن الكوارتز ألف ضعفٍ وتفوق معدن الكوروندوم نحو المئة والخمسين ضعفاً، وللألماس معامل (قرينة) انكسار ضوئي مرتفع مقارنة مع بقية الأحجار الكريمة الطبيعية الأخرى يتغير من 2.40-2.48، ويُعزى لهذا المعامل المقدرة الفائقة للألماس على تبدد الضوء الطبيعي الأبيض ضمنه وتفريقه أو تحليله لألوان الطيف السبعة المعروفة، وانعكاسها خارجه على هيئة بريق متلألئ خلاب (الشكل 1)، إلى ذلك فإنه شديد الثبات لا يتفاعل مع الحموض أو القلويات على العكس من غالبية الأحجار الكريمة والنفيسة الأخرى. إلا أن هذا المعدن الثمين غير ثابت عند تعرضه للتسخين أو للحرق، فهو يتحول عند تسخينه في وسط مغلق (وسط معزول أو مفرغ من الهواء) وبدرجات حرارة تقدر بنحو 2000 سْ مباشرةً؛ إلى معدن الغرافيت، أما إذا تم تسخينه في وسط مفتوح فإنه يحترق ويزول.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-1.jpg

الشكل (1): آلية تحلل الضوء الطبيعي ضمن بلورة معدن الألماس

الصفات الطبيعية للألماس:

ينتمي الألماس إلى مجموعة المعادن العنصرية المفردة «الحرة»، ويتكون من عنصر الكربون، على العكس من جميع الأحجار الكريمة والنفيسة الأخرى التي تتكون على الأقل من عنصرين كيميائيين أو أكثر.

يشكل عنصر الكربون تبعاً لنظام تبلوره نوعين من المعادن هما:

1 - الألماس: يتبلور في نظام المكعب على هيئة بلورات ثمانية الوجوه أو رباعية الوجوه المزدوجة، تحاط كل ذرة كربون ضمن شبكته البلورية بأربع ذرات كربون أخرى ترتبط معاً بروابط كيميائية مشتركة قوية (الشكل 2)، ما يكسب الألماس صلابته الفائقة (10) ووزنه النوعي المرتفع الذي يبلغ 3.50-3.53 غ/سم3، ودرجة انصهاره العالية، مخدشه أبيض، بريقه زجاجي أو ألماسي، مكسره محاري. ومع أن درجة صلابته فائقة إلا أنه يتحطم بسهولة عند تعرضه للطرق، ويعود سبب ذلك أيضاً لنظامه البلوري، فهو يتشقق على امتداد السطوح الموازية لسطوح البلورات ثمانية أو رباعية الوجوه المزدوجة، فهذه السطوح وامتداداتها تعدّ مستويات غير متينة ضعيفة في بنائه البلوري.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-2.jpg

الشكل (2): نمط توزع ذرات الكربون ضمن الشبكة البلورية لمعدن الألماس 

2 - الغرافيت graphite: يتبلور في النظام السداسي، ترتبط كل ذرة من ذرات الكربون ضمن بنية شبكته البلورية؛ بثلاث ذرات كربون أخرى بروابط كيميائية مشتركة متينة على امتداد سطوحه الأفقية نتيجة تقارب ذرات الكربون من بعضها، وضعيفة في الاتجاه العمودي بسبب تباعد ذرات الكربون بعضها عن بعض (الشكل 3)، ما يُفسر هشاشته وصلابته المنخفضة التي تبلغ (1-2)، ووزنه النوعي المنخفض بين 2.09-2.23غ/سم3، مخدشه رمادي إلى أسود، غير شفاف.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-3.jpg

الشكل (3): نمط توزع ذرات الكربون ضمن الشبكة البلورية لمعدن الغرافيت. 

إن تباين نمط تبلور عنصر الكربون وكذلك الصفات الفيزيائية لمعدني الغرافيت والألماس يعود على نحو أساسي لعاملين رئيسين هما:

− طبيعة عمليات المنشأ: فالألماس يتبلور مباشرة من الصهارة السليكاتية «الماغما» فوق قاعدية التركيب «البيريدوتيت، الدونيت، الكمبيرليت.... وغيرها» وفي المراحل الأولى من مراحل تبردها وتفاضلها، بينما يتشكل معدن الغرافيت غالباً نتيجة عمليات تحول للتوضعات العضوية.

− الشروط الترموديناميكية: يتشكل معدن الألماس في جوف الأرض على أعماق كبيرة تقع بين 150-210 كم وتحت تأثير ضغط عالٍ يقع بين 60-80 ألف ضغط جوي ودرجة حرارة تقدر بنحو 1000 °س، في حين يتشكل معدن الغرافيت في أوساط مغلقة تحت سطح الأرض، تحت ضغط منخفض يقل عن عشرة آلاف ضغط جوي ودرجة حرارة مرتفعة قد تصل إلى نحو 4300  سْ.

معايير تقييم الألماس:

عند تقييم أحجار الألماس وبلوراته النفيسة من الناحية التجارية، يُعتمد على أربع خصائص رئيسة هي: اللون، الوزن والحجم، النقاء الشفافية، إمكان القطع والصقل.

1. اللون: تعدُّ بلورات الألماس الحمراء القانية من أندر أنواع الألماس وأثمنها، تليها بالقيمة والثمن بلورات الألماس عديمة اللون الشفافة والنقية، ثم تأتي الأنواع الأخرى.

2. الوزن والحجم: كلما كانت أحجار الألماس ذات وزن عالٍ وحجم كبير كانت أعلى قيمة وأرفع مكانة. يقدر وزن أو حجم الحجر الكريم بالقيراط، ويساوي القيراط الواحد 0.2 غرام، في حين يساوي الحجم الواحد خمسة قراريط. تعدُّ بلورة الألماس «كولينان»Cullinan   المكتشفة عام 1905 في جنوبي إفريقيا أكبر بلورة ألماس تم التعرف عليها حتى الوقت الحاضر فقد بلغ وزنها 3124.75 قيراطاً، أي نحو 625 غراماً.

3. النقاء والشفافية: كلما كانت بلورات الألماس خالية من الشوائب الصلبة أو المكتنفات الغازية أو السائلة وكذلك انعدام الخدوش من على سطوحها البلورية الخارجية؛ كانت البلورات شفافة نقية ذات قيمة تجارية عالية.

4. إمكان التقطيع والصقل: يتبلور الألماس في نظام المكعب إما على هيئة أشكال بلورية بسيطة سداسية الوجوه أو ثمانية الوجوه أو اثني عشرية الوجوه، وإما أشكال بلورية مركبة ناتجة من تمازج الأشكال البلورية البسيطة سابقة الذكر، إضافة إلى ذلك قد تكون السطوح البلورية إما مستوية وإما محدبة، كل ذلك يؤثر مباشرة في إمكان تقطيع بلورات الألماس أو صقلها أو كليهما للحصول على أفضل أنواع البريق والتبدد اللوني وأجملها إضافة إلى ارتفاع قيمته التجارية. يوضح الشكل(4) المراحل الرئيسة من تقطيع بلورات الألماس ثمانية الوجوه (الجزء العلوي)، واثني عشري الوجوه (الجزء السفلي). وبعد انتهاء مراحل التقطيع البلوري تبدأ عمليات الصقل.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-4.jpg

الشكل (4): المراحل الرئيسة لتقطيع بلورات الألماس. 

أسباب تلوّن بلورات الألماس:

تكون بلورات الألماس الطبيعي النقية والمكونة 100 % من الكربون عديمة اللون، عند الاستبدال بعنصر الكربون ضمن الشبكة البلورية للألماس عناصر كيميائية أخرى تتلون بلوراته بجميع ألوان الطيف تقريباً (الشكل 5). علماً أن الباحثين قد تمكنوا مؤخراً من تلوين أو تعديل لون بلورات الألماس من خلال تعريضها لحزم من الأشعة «كالأشعة فوق البنفسجية» ضمن المسرّع الدائري «سكلوترون».

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-5.jpg

الشكل (5): بعض أهم الألوان التي تتلون بها بلورات الألماس. 

تأخذ بلورات الألماس لوناً أصفر نتيجة إبدال ذرات من عنصر الآزوت بذرات عنصر الكربون ضمن الشبكة البلورية للألماس، وكلما ازدادت كمية الآزوت في الشبكة البلورية للألماس أصبح لونه الأصفر أكثر تركيزاً ووضوحاً حتى يصل لونه إلى الأصفر الذهبي عندما يضم أكثر من 3000 جزء من المليون من الآزوت. لذلك وتبعاً لدرجة النقاء والتلون باللون الأصفر ميَّز الباحثون ستة أنواع من بلورات الألماس (الشكل 6) تتدرج من النوع الشفاف النقي عديم اللون (نوع-D) إلى بلورات الألماس الصفراء الذهبية (نوع-Z)، تضم هذه الأنواع نحو 98 % من مجموع بلورات الألماس المعروفة.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-6.jpg

الشكل (6): سلم تصنيف بلورات الألماس تبعاً لازدياد محتواها من عنصر الآزوت. 

تأخذ بلورات الألماس اللون الأسود بسبب وجود بقايا من الغرافيت «الفحم» ضمنها، أما اللون الزهري أو الوردي فينجم عن تبادل جزئي ضمن الشبكة البلورية لعنصر الكربون مع عنصر المنغنيز، ويعود اللون الأزرق للتبادل المحدود لذرات الكربون مع عنصر البورون أو عنصر الألمنيوم، جميع هذه الأنواع من بلورات الألماس الملونة لا تزيد نسبة وجودها في الطبيعة على 2 %.

استخراج الألماس:

يستخرج الألماس حالياً من القارات الخمس، مع تفاوت الكم والنوع، فلقد تم العثور عليه في مناجم غولكوندا في جنوبي الهند بين عامي 1630-1650، وظلت تلك المناجم ثلاثة قرون تقريباً المصدر الرئيس للألماس إلى أن تم اكتشاف منجم كيمبرلي في جنوبي إفريقيا عام 1866، تلتها مناجم البرازيل ثم مناجم الأورال في الاتحاد السوﭬييتي السابق، أخيراً في العقود الأربعة الأخيرة أصبحت مناجم بوتسوانا وكذلك مناجم ليتسينغ في مملكة ليسوتو جنوبي وسط إفريقيا وناميبيا المنتج العالمي الأوسع للألماس. هذا ويتم البحث عن الألماس إما ضمن قنوات مخاريط الفوهات البركانية الخامدة التي تدفقت خلالها حمم الصخور فوق القاعدية «الكيمبرليت» الحاضنة له، مترافقاً ومجموعة من المعادن الطبيعة المتميزة بوزنها النوعي المرتفع كالأليفين والغارنت والإلمينيت والديوبسيد والزركون والكروميت والبلاتين؛ وإما ضمن الصخور الحطامية اللحقية الناتجة من تجويتها. علماً أن تسمية صخور الكيمبرليت تعود إلى بلدة «كيمبرلايت» الواقعة في جنوبي إفريقيا، حيث تم اكتشاف واستخراج أحجار الألماس ضمن هذه الصخور للمرة الأولى عام 1870، ولا يزال حتى الآن المنجم الرئيس لاستخراج أكبر بلورات الألماس وأجملها (الشكل 7).

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\458\22-7.jpg

الشكل (7): الجزء المركزي لبركان كيمبرلي الخامد.

بلغ الإنتاج العالمي للألماس عام 2004 نحو28.4 طن أي ما يعادل 142 مليون قيراط، استخرج 23 طناً منه مباشرةً من صخور الكيمبرليت، في حين استخرج نحو5.4 طن منه من التوضعات الرسوبية اللحقية الناتجة من تجوية هذه الصخور.

استعمالات الألماس:

يستعمل 75-80 % من الألماس الطبيعي المستخرج عالمياً في المجالات الصناعية المختلفة، ويساهم في صناعة أدوات التعدين التي تستخدم في عمليات قص وصقل وشحذ وحفر وتلميع الصفائح والأدوات المعدنية، كذلك ألواح الزجاج والكتل الصخرية وقص وصقل وتلميع المجوهرات والمعادن النفيسة، كما يساهم في صناعة عدد كبير من الأدوات والمستلزمات الطبية التي تستخدم في أجهزة وعيادات أطباء الأسنان وجراحة العظام، ويدخل في صناعة رؤوس حفارات آبار النفط والغاز الطبيعي أو آبار المياه الجوفية العميقة. وتستعمل النسبة المتبقية منه في صناعة المجوهرات والحلي والساعات الثمينة. حديثاً ساهم الألماس في صناعة الأجهزة التي تستعمل الأشعة تحت الحمراء.

مراجع للاستزادة:

- صبحي نصر، المعادن النفيسة والأحجار الكريمة وشبه الكريمة الطبيعية والمقلدة، جامعة قطر، الدوحة 1998.

- C. Klein & C. S, Jr. Hurlbut, Manual of Mineralogy, Auflage, John Wiley and Sons, New York, 1993.

 - A. M. Zaitsev, Optical Properties of Diamond, Springer. Verl., Bochum 2001.

 


التصنيف : الكيمياء اللاعضوية
النوع : الكيمياء اللاعضوية
المجلد: المجلد الثالث
رقم الصفحة ضمن المجلد : 0
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 566
الكل : 31286694
اليوم : 34882