Какая кристаллическая решетка у алмаза

Алмаз - это минерал, относящийся к одной из аллотропных модификаций углерода. Отличительной чертой его является высокая твердость, которая по праву приносит ему звание самого твердого вещества. Алмаз достаточно редкий минерал, но вместе с этим и самый широко распространенный. Исключительная его твердость находит свое применение в машиностроении и промышленности.

Инструкция

1. Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку. Атомы углерода, составляющие основу молекулы, располагаются в виде тетраэдра, благодаря чему алмаз имеет такую высокую прочность. Все атомы связаны прочными ковалентными связями, которые образуются, исходя из электронного строения молекулы.
   
2. Атом углерода имеет sp3-гибридизацию орбиталей, которые располагаются под углом в 109 градусов и 28 минут. Перекрывание гибридных орбиталей происходит по прямой линии в горизонтальной плоскости.
3. Таким образом, при перекрывании орбиталей под таким углом образуется центрированный тетраэдр, который относится к кубической системе, поэтому можно сказать, что алмаз имеет кубическую структуру. Такая структура считается одной из самых прочных в природе. Все тетраэдры образуют трехмерную сеть из слоев шестичленных колец атомов. Такая устойчивая сеть ковалентных связей и трехмерное их распределение ведет к дополнительной прочности кристаллической решетки.
   
4. Кристаллическая решетка у алмаза достаточно сложная. Она состоит из двух простых подрешеток. Область пространства, лежащая ближе к данному атому, чем к остальным атомам, для решетки алмаза представляет собой триакисов усеченный тетраэдр. Таким типом решетки обладают также кремний, германий и олово, преимущественно альфа-форма.
   
5. Триакисов усеченный тетраэдр представляет собой многогранник, сделанный из четырех шестиугольников и двенадцати равнобедренных треугольников. Он может быть использован для тесселяции трехмерного пространства. В качестве примера тесселяции можно рассмотреть квадрат, который необходимо разрезать по диагонали, то есть тесселировать квадрат на два треугольника. Тесселяция сама по себе улучшает реализм трехмерной модели, а применительно к кристаллической решетке алмаза делает ее более реалистичной.
6. На данный момент наука пришла к получению алмазов синтетическим способом. Для синтеза таких кристаллов используют, как правило, высокоуглеродистый сплав никеля с марганцем либо высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз. При получения минерала таким способом, его кристаллическая решетка сильно отличается от решетки, которую имеет натуральный алмаз. Происходит смещение слоев углерода, в связи с чем они располагаются хаотично. Именно поэтому кристаллы, полученные таким способом, обладают меньшей прочностью и достаточно высокой хрупкостью.