Техника - молодёжи 1999-09, страница 12
ПО С Л Е ДАМ СЕ Н С А Ц И Й Лнгличанин Хэнней научился изготав-{ ливать самые что ни на есть насто-к ящие алмазы и готов засыпать ж хоть весь мир бриллиантами собственного изготовления — такая вот сенсационная весть облетела весь мир в 1890 г. Нечего и говорить, что это сообщение вскружило голову не одному солидному дельцу. И было отчего: ведь проблема изготовления искусственных алмазов у средневековых алхимиков считалась едва ли не самой важной после изготовления искусственного золота. Много легенд существует на этот счет, и несть числа попыткам подобного рода. (В этой связи отметим довольно любопытный факт: среди без малого трехсот гипотез о причинах Тунгусского феномена 1908 г. есть и версия о том, что он связан с взрывом в некоей засекреченной от всего мира... лаборатории по синтезу искусственных алмазов!) А тут еще лет за двадцать до того начались разработки знаменитых алмазных месторождений на юге Африки, приведшие к самой настоящей «алмазной лихорадке» и уже успевшие за этот срок унести немало человеческих жизней. И представьте себе, как должна была ошеломить подобная весть многочисленных охотников за бриллиантами! В самом деле, на кой черт ехать куда-то за тридевять земель, глотать раскаленную пыль в пустыне и искать не то сокровища, не то собственную смерть в пышущей зноем земле, когда легкого богатства можно добиться путем довольно нехитрых манипуляций, притом почти в домашней обстановке! Техника эксперимента Хэннея по нынешним, да и по тогдашним временам и впрямь была весьма несложной. Он смешивал различные углеводороды с костяным маслом и загружал эту смесь в трубу, внешне напоминавшую орудийный ствол. Затем он заваривал открытый конец этой трубы и нагревал содержащуюся в ней смесь до температуры красного каления и выше в течение 15 ч, после чего охлаждал ее и извлекал оттуда до десятка мелких алмазов. Интересно в этой связи отметить, что аналогичный эксперимент проводил и герой одного из фантастических рассказов знаменитого соотечественника Хэннея, Герберта Уэллса, с той лишь разницей, что после вышеописанной процедуры он охлаждал получившееся варево ни много ни мало... два года — в надежде на то, что образовавшиеся вначале мелкие кристаллики алмазов за это время существенно подрастут. И в самом деле — когда этот герой потушил огонь и, сгорая от нетерпения, вскрыл трубу, то обнаружил в ней три крупных алмаза и несколько мелких. Вот, пожалуй, и вся разница между действительным экспериментом и тем, что выдумал писатель-фан-тает. Если, конечно, не считать того, что ученым Хэннеем двигала ненасытная страсть к познанию и покорению новых вершин науки, а героем Уэллса — не менее ненасытная страсть к наживе и обогащению. Потому-то вымышленный охотник за бриллиантами тщательно скрывал свою тайну, вполне обоснованно опасаясь, что при всеобщем ее использовании алмазы могут стать столь же дешевыми, как и их скромные родственники — уголь и сажа, а Хэнней, не мудрствуя лукаво, незамедлительно обнародовал полученные им результаты. Несмотря на то, что в ряде мест описание эксперимента весьма смахивало на рекомендации алхимиков, каждый, в принципе, мог воспроизвести его. И не мудрено, что широко разрекламированный Хэннеем способ получения искусственных алмазов привлек, пожалуй, едва ли меньше страждущих, нежели охотников за алмазами природными. Кого тут только ни было — от обыкновенных дворников до высокопоставленных правительственных чиновников, от откровенных авантюристов до серьезных ученых. Привлек, но... странное дело: сто с лишним лет минуло с той поры, а никому так и не удалось до сих пор получить алмазы по описанному Хэннеем методу. Конкретные результаты были, прямо скажем, ничтожными — в лучшем случае встречались какие-то дешевые блестящие камешки, но чаще всего — лишь одна зола да пепел. Точно известно, что обогатиться на этом так никому и не удалось, а вот сколько людей разорилось на подобных экспериментах, не говоря уж о впустую потраченном времени, — никто не считал. И чем дальше, тем больше убеждались исследователи, что получить алмазы таким образом вообще невозможно и что Хэнней просто-напросто ввел всех в заблуждение. Правда, репутация его как ученого была вне всяких подозрений, и в мошенничестве или лжи он никогда прежде уличен не был... Уже почти в середине XX в. советский ученый А.И.Лейпунский проанализировал процесс превращения угля (графита) в алмаз с позиций химической термодинамики и показал, что переход графита в алмаз — процесс, протекающий лишь с небольшим уменьшением объема, и в соответствии с принципом Ле Шателье смещение равновесия в сторону образования алмаза требует наложения на реакционную систему сверхвысоких — не менее 60 ООО атм — давлений. Причем повышение температуры для осуществления такого превращения неблагоприятно (поскольку трансформация графита в алмаз связана с уменьшением энтропии), но вследствие очень высокой энергии активации данного процесса для достижения пра- «АЛМАЗОВ ХЭННЕЯ»Олег МИХАЙЛОВ, доктор химических наук, г.Казань ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 99 ктически приемлемой его скорости необходима температура, как минимум, 2000 К. Примечательно в этой связи, что в 30-х гг. известный американский физик П.Бриджмен попытался осуществить переход графита в алмаз при наложении одного только сверхвысокого (400 000 атм) давления при комнатной температуре, но желаемого результата не добился. Позднее трое других американцев — Гунтер, Гезелле и Ребентиш нагрели графит до 3000 К и одновременно наложили на систему 120 000 атм — и тоже ничего не получили. В обоих указанных случаях эти жесткие условия, правда, существовали лишь секунды, и графит просто не успевал перекристаллизовываться в алмаз. И лишь в 1953 г. работавшим в General Electric Company Бенди, Холлу, Стронгу и Вентропу удалось, наконец, получить первые искусственные алмазы, проведя процесс при 2300 К и давлении 100 000 атм, поддерживая подобные условия синтеза в течение 6 — 8 ч. Причем над созданием соответствующей аппаратуры они трудились ни много ни мало четыре года (!). Позднее аналогичные результаты получили советские и шведские ученые; напомним в этой связи, что полученные как ими, так и американцами искусственные алмазы имели темно-желтый цвет, размеры кристаллов с миллиметр — полтора и весили всего лишь 0,2 — 0,3 карата (1 карат = 0,2 г). Почти полвека минуло с того момента, и естественно, что технология их синтеза была значительно усовершенствована; сейчас получают искусственные алмазы, форма которых меняется от кубической (при сравнительно низких температурах синтеза) до октаэд-рической (при высоких), цвет — от черного (опять-таки при низких температурах) до светло-зеленого, желтовато-бе-лого и практически бесцветного (при высоких). Например, в одном из опытов под давлением 200 000 атм и при практически мгновенном (в течение тысячных долей секунды) нагревании графита электрическим разрядом до 5000° С удалось получить прозрачные алмазы чистой воды. Были найдены и катализаторы, из которых наилучшими оказались такие металлы VIII группы периодической системы, как железо, никель, родий, палладий и платина. Совершенно очевидно, что в опытах как самого Хэннея, так и его последователей не было — да и не могло быть — ничего подобного. Правда, в последние годы освоен метод получения алмазов и при относительно низком («всего лишь» в десятки атмосфер) давлении в атмосфере метана или этана при температуре порядка 1000° С, что отдаленно напоминает условия хэннеевского эксперимента (напомним, что в его опытах тоже использовались углеводороды и температуры порядка 800—1200° С). Однако в данном варианте, во-первых, фактически происходит не синтез новых алмазов, а лишь наращивание их размеров на уже имеющейся алмазной затравке (без нее процесс вообще не идет), а во-вто-рых, при этом получается алмазный по- 10 |
