Техника - молодёжи 1979-05, страница 57

безукоризненно честный ученый. Загадка так и не разъяснилась до сих пор.

1893 год. Франция. Искусственным алмазом занялся герой нашего повествования, знаменитый химик Анри Муассон, изобретатель дуговой печи. Как известно, существуют металлы, которые при кристаллизации увеличиваются в объеме. Таких металлов три: железо, серебро и висмут. А теперь оцените идею опыта французского профессора Он знал, что для синтеза алмаза нужны высокие температуры и давления. Если, думал Муассон, насытить железный расплав углеродом, а затем быстро охладить, то почти мгновенно образовавшаяся поверхностная корочка застывшего металла будет препятствовать увеличению объема застывающего слитка. Давление внутри слитка по мере застывания наружных слоев будет расти. Не выделится ли в таких условиях часть растворенного в железе углерода в виде алмаза?

Итак, Муассон плавит чугун и растворяет в нем абсолютно чистый «сахарный» уголь. Затем он берет ковш с расплавом самыми обыкновенными клещами и опрокидывает его в самую обыкновенную лохань с водой. Когда утихает грохот взрыва и звон разбитых стекол, рассеиваются густые клубы пара, профессор получает бесформенный слиток быстро охладившегося чугуна.

Слиток растворялся в кислотах несколько месяцев. Наконец на дне оказался сероватый осадок, а в нем несколько крупинок. Эти крупинки тонули в жидкости с удельным весом 3, царапали корунд и сгорали в кислороде с образованием небольшого зольного остатка. У Муассона сомнений не оставалось — он получил алмаз. Открытие посчитали сделанным, проблему — решенной.

Тот же 1893 год. Россия. Независимо от Муассона известный русский ученый, работавший в области экспериментальный геологии, Константин Дмитриевич Хрущов решил воспользоваться для синтеза быстро охлажденным расплавом серебра. Вот строки из его доклада: «...На основании находок (алмаза) в метеорите можно было прийти к мысли, что под сильным давлением углерод может выделяться из раствора в металле в виде алмаза. Мы проделали такой опыт. Насытив кипящее серебро углеродом, которого растворилось шесть процентов, я быстро охладил массу. Давление в ее середине не могло не повыситься под действием корки, сразу же затвердевшей снаружи. Последовавшее за тем растворение получившегося слитка показало, что часть выделившегося углерода имеет свойства алмаза.

Порошок этот состоит из прозрачных бесцветных кристаллических

осколков и пластинок, сильно преломляющих свет, совершенно изотропных, царапающих корунд и сгорающих в углекислоте с незначительным остатком золы».

Четыре опыта — четыре загадки. Впрочем, список можно продолжить. Так, например, англичанин Крукс пытался получить драгоценный минерал в условиях высоких температур и давлений, получаемых с помощью взрыва в плотно закрытом толстостенном цилиндре.

Что же говорит современная наука об этих опытах?

Считается, что алмаз может быть синтезирован при давлениях около 50 тыс. атм и температуре 1500° С. Теоретически превращение графита может протекать при 13 тыс. атм и комнатной температуре, но скорость такого процесса исчезающе мала и практически равна нулю.

Первый достоверный синтез осуществила шведская фирма АЕА в 1953 году с помощью аппаратуры сверхвысокого давления. А как же Каразин, Хэнней, Муассон, Хрущов и Крукс? При современном уровне наших знаний мы не можем категорически говорить о несостоятельности попыток этих ученых.

Каразин получил алмазоподобное вещество из древесины. В принципе синтезировать алмаз можно исключительно простым способом. Если заменять в молекуле метана атомы водорода на метильные группы СН₃, то в пределе получается кристаллическая решетка алмаза. К сожалению, такой процесс возможен лишь на бумаге.

Есть и еще один путь. В составе нефти найден углеводород адамантан. Атомы углерода в этом веществе расположены точно так же, как и в алмазе. Это делает попытку синтеза вполне реальным экспериментом. Ученый вправе рассчитывать на успех. Есть ли у нас уверенность, что в ходе опытов Каразина не мог получиться адамантан? Есть ли уверенность, что адамантан не мог превратиться в алмаз? Такой уверенности нет.

Опыты Хэннея повторялись неоднократно, и все они оказались безуспешными. Был получен лишь смоляной осадок. По-видимому, объясняется это следующим. При высоких температурах в условиях замкнутого пространства углеводороды разлагаются на углерод и водород. За счет выделения водорода резко повышается давление системы. В таких условиях углерод выделяется в виде алмаза, но водород при высоких температурах обладает способностью к диффузии и потому быстро улетучивается из стального цилиндра. Вследствие этого падает давление, а получившийся минерал перегорает в графит. Поистине, видит око, да зуб неймет! Однако задержать утекаю

щий водород очень и очень трудно. Но кто может поручиться, что у Хэннея не могли получиться условия, препятствующие «бегству» водорода из своего плена?..

Опыт Муассона также неоднократно повторяли. Немецкий профессор Руфф с редкой дотошностью воспроизвел опыт и получил крохотные кристаллики. Их удельный вес совпадал с удельным весом алмаза, твердость оказалась большей, чем у корунда, они сгорали в кислороде и давали характерное желтое свечение в ультрафиолетовых лучах. Однако измерить оптические константы с такими крохотными крупинками не удалось. И тогда Руфф приходит к выводу: «Возможно, что Муассон получил алмаз, но это не доказано».

В книге П. Н. Чирвинского «Искусственное получение минералов в XIX столетии» (Киев, 1903—1906 гг.) читаем об опытах синтеза из железного расплава: «Выходы алмаза вообще очень незначительны: из пятидесяти опытов с железом (в каждом опыте употреблялось около 200 г металла) удалось собрать всего около 0,01 г алмазного порошка. В некоторых опытах для охлаждения расплавленного чугуна утилизировалось свойство металлов хорошо проводить тепло: расплавленная масса выливалась в углубление железной болванки, в кучу стружек, в ванну с ртутью и водой, в расплавленное олово или свинец. В последнем случае удалось получить очень прозрачные образцы до 0,5 мм. На них были видны ясные следы кристаллизации и параллельно направленная струйчатость».

В 1938 году опыт Муассона повторил американец Гершей, сообщивший, что у него получился минерал весом 1/30 карата и длиной 1,5 мм.

Но самое интересное заключается в другом. Достоверно известно, что давление внутри быстро охлаждаемого стального слитка не может превысить 1000 атм. По современным представлениям, алмаз в таких условиях образоваться не может И тем не менее создатель диаграммы фазовых переходов углерода Лейпунский допускал, что у Муассона могли получиться алмазные кристаллы. Как же так? Известно, что железо служит