Уголь и графит в чем разница
Уголь, графит, алмаз. Модель эволюции индивидуума
Приведена найденная мной картинка в тему статьи.
Из курсов начальной школы мы знаем, что вещество углерод может пребывать в трёх состояниях, отличающихся друг от друга структурой кристаллической решётки элемента. Это уголь, графит и алмаз. Казалось бы, обычный уголь, на котором жарят мясо и ставят самовары, может быть и графитом, заправкой-стержнем для карандашей и удивительным камнем, обладающим поразительной механической прочностью, а при правильной умелой огранке, и манящей красотой, так высоко оцениваемой человеком. Удивительно, но факт, именно так и есть. Об этом удивительном свойстве углерода мама рассказала мне в глубоком детстве, тогда я никак не мог осознать, как такое возможно. Только встав взрослым, до меня начинает кое-что доходить…
Индивид, живущий ради удовлетворения своих прихотей-похотей, ради насыщения своего живота, этакий средний серый потребитель. Клиент “святой троицы” потребительского общества “Магазин-Аптека-Банк” и дальше по кругу… Он напоминает уголь. Легко воспламеняется и быстро сгорает (стареет), главное, кислорода побольше и спичку поднести. Кислорода хватает, а воспламенить его может и большая очередь в магазине и ребёнок, мешающий с дивана наблюдать футбольные баталии. У такого индивидуума нет устойчивости к внешней среде, он очень от неё зависим. Зато везде, куда ни попадёт, намажет и напачкает. Сколько таких расиянинов летом в выходные дни привозит на мой пруд в деревне банки и бутылки от пива, и там оставляет. В пруду или в овраге по дороге. Наследить у них хорошо получается. Оставить след в жизни они не в состоянии, нечего такому недочеловеку этой жизни предложить, кроме своих анализов. А причина тому не только низкая степень упорядоченности структуры, у него очень много примесей, мешающих этой упорядоченности. Голова забита чужими навязанными из “голубого во всех отношениях экрана” ценностями и штампами, тело зашлаковано вредными продуктами питания (мясо, гамбургеры, чипсы, коктели, что ещё так любят потребители) и таблетками, мозг отравлен постоянными дозами алкоголя. В древесном угле также куча примесей, фтор, хлор, минеральная составляющая, всё это остаётся после сгорания угля и называется пепел. Туда им всем и дорога, лучше привыкать к земле при жизни, как в известном анекдоте.
Когда человеком начинает руководить логика (ум), когда действия становятся осознанными и есть понимание целей и задач. Это уже больше, чем банальное “вырастить сына, построить дом, посадить дерево”, это уже совершенно иной уровень поставленных для себя человеком задач по жизни. Это может бы и “создать собственную компанию, музей, открыть гостиницу, создать философскую школу”. Вот тут появляется тактика и стратегия. Такой человек напоминает графит, так любимый всеми спортсменами и экстрималами “карбон”. Уже блестит серым серебром на солнце его полированная поверхность, уже есть жароустойчивость и воспламеняться он не способен. Он холоден и рассудителен, логичен и строен. Но если им провести по бумаге, то останется след. Механическая прочность пока уязвима. Но это уже не тот безвольный кусок угля, который пускают в расход. Примеси присутствуют, но их уже очень мало и они не оказывают воздействия на структуру.
Алмаз в искусственных и естественных условиях получается из графита путем создании очень большого давления. Также и человек при определённых жизненных обстоятельствах, если не погибает и не деградирует под их напором, то становится кристаллом или хотя бы графитом (если был до этого углём). Процесс этот долгий и не всегда заканчивается положительным исходом эволюции. Человек, это всё-таки не углерод, не элементарное вещество и у него есть свобода выбора.
Увеличению кристальности личности значительно помогает хорошая генетика. Сразу вспоминаются славянские законы о чистоте Рода и крови, называемые “Законы Рита”. Нельзя пренебрегать такими вещами. Считаю, что намного проще дать изначально своему ребёнку качественные гены своего рода по обеим ветвям родителей, что бы он мог развиваться и совершенствоваться в этом культурно-родовом-генетическом русле. Нежели тратить кучу ресурсов, сил, времени на врачей и психоаналитиков, что бы “вытолкнуть на поверхность” результат неосознанных межнациональных отношений. Приведу пример, скажите, какое культурное, национальное или языковое пространство может быть у ребёнка, если мама китаец, а папа негр, например? Может быть, именно по этой причине все малые народы берегут национальную идентичность и всячески стараются исключать браки с другими народами-нациями и расами.
“Зачем это нужно”, спросите вы?
А я задам вам встречный вопрос: “Вам когда нибудь хотелось взять штурвал своего корабля под название “Жизнь” в свои руки и рулить им по своему курсу” Или хочется пребывать в роли очередного шурупчика в механизме системы потребления? Который меняют на новый, как только тот сломается, а старый выкидывают на свалку (кладбище). Вот вам и ответ. Хозяин или раб, участник Игры или битная фигура. Учредитель или наёмный рабочий. Ответ кроется в нас, кем мы желаем стать.
Как поёт Михаил Краснодеревщик, один из моих любимых исполнителей жанра русского рэпа или правильнее сказать, остросоциального рэгги-шансона, лидер группы “Красное дерево”:
Пусть реально не мега, но я и не стар
Становился углём при этом в зеркале четко видел кристалл…
Конечно, приведённая выше аналогия достаточно упрощённая, в реале по жизни я не видел ни разу ни одного из представителей вышеуказанных типов. Эти типы “размазаны” к каждом из нас по сферам деятельности и социальным ролям. Можно быть “улём” в своей профессии, как говорят, “руки из ж@пы”, но при этом быть “графитом” в любви и сфере межличностных отношений. Думаю, что такие примеры вы знаете. Хотя сам являюсь сторонником древней мудрости “Человек совершенный совершенен во всём”.
Графит и углерод 2021
Графит против углерода
Вы часто слышите слова «углерод» и «графит», которые говорят или используются примерно в одном и том же контексте. Тем не менее, есть определенные области, в которых эти две разные, и вы должны знать эти варианты, чтобы избежать злоупотребления этими условиями.
«Углерод» происходит от латинского слова «carbo», которое по-английски означает «древесный уголь». Это элемент, обозначенный буквой «C» и несущий атомный номер 6 на периодической таблице. Углерод является четвертым по численности элементом в мире, и он необходим для всех живых существ и их соответствующих процессов. Все живые существа содержат углерод.
Углерод производит самый мягкий материал (графит) и самое тяжелое вещество (алмаз). Основное различие между углеродными веществами заключается в том, как углерод образуется в каждом веществе. Углеродные атомы связаны цепями и кольцами. В каждом углеродном веществе может быть получено уникальное образование углерода.
Углерод имеет широкий спектр применений, как чистый углерод, так и углеродные соединения. В первую очередь, он действует как углеводороды в виде метанового газа и сырой нефти. Сырую нефть можно перегонять в бензин и керосин. Оба вещества служат топливом для тепла, машин и многих других.
Углерод также отвечает за образование воды, необходимого для жизни. Он также существует в виде полимеров, таких как целлюлоза (в растениях) и пластмассы.
С другой стороны, графит является аллотропом углерода; это означает, что это вещество, состоящее исключительно из чистого углерода. Другие аллотропы включают алмазы, аморфный углерод и древесный уголь.
«Графит» происходит от греческого слова «graphein», который по-английски означает «писать». Сформированный, когда атомы углерода соединяются друг с другом в листы, графит является наиболее устойчивой формой углерода.
Графит также используется в качестве пигмента и формовочного агента при производстве стекла. Ядерные реакторы также используют графит в качестве замедлителя электронов.
Неудивительно, что углерод и графит считаются одними и теми же; в конце концов, они тесно связаны. Графит происходит от углерода, а углерод превращается в графит. Но внимательный взгляд на них заставит вас понять, что они не одно и то же.
Алмаз, графит и уголь
Алмаз, графит и уголь — состоят из однородных атомов графита, но имеют различные кристаллические решетки.
Алмаз, графит, уголь.
Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь
Кристаллические решетки графита не имеют прочных связей, они представляют собой отдельные чешуйки и как бы скользят друг по другу, легко отделяясь от общей массы. Графит часто используют в качестве смазки для трущихся поверхностей. Уголь состоит из мельчайших частиц графита и таких же малых частиц углерода, находящегося в соединении с водородом, кислородом, азотом. Кристаллическая решетка алмаза жесткая, компактная, обладает высокой твердостью. Тысячелетиями люди даже не подозревали, что эти три вещества имеют что-то общее. Все это — открытия более позднего времени. Графит серый, мягкий, жирный на ощупь совсем не похож на черный уголь. Внешне он скорее напоминает металл. Алмаз — сверхтвердый, прозрачный, сверкающий, по внешнему виду совсем отличен от графита и угля, (подробнее: Как используют минералы). Никаких признаков их родства не давала и природа. Месторождения угля никогда не соседствовали с графитом. В их залежах никогда геологи не обнаруживали сверкающих кристаллов алмаза. Но время не стоит на месте. В конце XVII века флорентийским ученым удалось сжечь алмаз. После этого не осталось даже крохотной кучки золы. Английский химик Теннант через 100 лет после этого установил, что при сжигании одинаковых количеств графита, угля, и алмаза образуется одинаковое количество углекислого газа. Этот опыт открыл истину.
Взаимопревращения алмаза, графита и угля
Превращение — графита или угля в алмаз
Труднее далось людям третье превращение — графита или угля в алмаз. Почти сто лет пытались осуществить его ученые.
Получить из графита алмаз
Я получил искусственные алмазы,
— решил Генней.
Искусственный алмаз.
Способ получения искусственных алмазов
Через 10 лет после Геннея французский ученый Анри Муассонподверг стремительному охлаждению насыщенный углеродом чугун. Мгновенно застывшая поверхностная корка его, при остывании уменьшаясь в размерах, подвергала внутренние слои чудовищному давлению. Когда затем Муассон растворял в кислотах чугунные ядрышки, он находил в них крохотные непрозрачные кристаллики.
Я нашел еще один способ получения искусственных алмазов!
Проблема искусственных алмазов
Превращение графита в алмаз
Наступление продолжалось. Во главе его встал лауреат Нобелевской премии американский физик Перси Бриджмен. Почти полвека занимался он усовершенствованием техники сверхвысоких давлений. И в 1940 году, когда в его распоряжении оказались прессы, могущие создавать давление до 450 тысяч атмосфер, он начал опыты по превращению графита в алмаз. Но осуществить это превращение он не смог. Графит, подвергнутый чудовищному давлению, остался графитом. Бриджмен понимал, чего не хватает его установке: высокой температуры. Видимо, в подземных лабораториях, где создавались алмазы, играла роль и высокая температура. Он изменил направление опытов. Ему удалось обеспечить нагрев графита до 3 тысяч градусов и давление до 30 тысяч атмосфер. Это было уже почти то, что, как мы знаем теперь, необходимо для алмазного превращения. Но и недостающее «почти» не позволило Бриджмену достичь успеха. Честь создания искусственных алмазов досталась не ему.
Первые искусственные алмазы
Первые искусственные алмазы были получены английскими учеными Бэнди, Холлом, Стронгом и Вентроппомв 1955 году. Они создавали давление в 100 тысяч атмосфер и температуру в 5000 градусов. В графит добавляли катализаторы — железо, ром, марганец и т. д. И на границе графита и катализаторов возникли желто-серые непрозрачные кристаллы технических искусственных алмазов. Что ж, алмаз идет не только на брилианты, он используется и на заводах, и на фабриках. Впрочем, несколько позже американские ученые нашли способ получать и прозрачные кристаллы алмаза. Для этого грант подвергают давлению в 200 тысяч атмосфер, а затем электрическим разрядом нагреванию до температуры 5 тысяч градусов. Кратковременность разряда — он длится тысячные доли секунды — оставляет установку холодной, и алмазы получаются чистыми и прозрачными.
Создание искусственных алмазов
Советские ученые пришли к созданию искусственных алмазов своим путем. Советский физик О.И. Лейпунскийпровел теоретические исследования и заранее установил те температуры и давления, при которых возможно алмазное превращение графита. Цифры эти в те годы — это было в 1939 году — показались удивительными, стоящими за границами достижимого для современной техники: давление не менее 50 тысяч атмосфер и температура 2 тысячи градусов. И все-таки, за стадией теоретических расчетов пришла пора создания опытных конструкций, а затем и промышленных установок. И сегодня работают многочисленные устройства, выпускающие искусственные алмазы и другие, еще более твердые вещества. Высшее достижение природы в твердости материала не только достигнуто, но уже и перекрыто. Такова история открытия третьего превращения углерода, самого важного для современной техники.
Как алмаз возник в природе
Но что осталось самого удивительного в алмазном превращении углерода? То, что ученые до сих пор не понимают, как алмаз возник в природе! Известно, что единственным коренным месторождением алмазов являются кимберлитовые трубки. Это глубокие цилиндрические колодцы диаметром в несколько сот метров, заполненные синей глиной — кимберлитом, с которой вместе и были вынесены на поверхность земли драгоценные камни.
Обработанный алмаз.
Гипотеза глубинного рождения алмазов
Наиболее ранней была гипотеза глубинного рождения алмазов. Согласно этой гипотезе, сверкающие кристаллы выделились из расплавленной магмы на глубине около 100 километров, а затем вместе с магмой по трещинам и разломам медленно поднимались к поверхности. Ну а с глубины в 2—3 километра магма прорывала земную коруи вырывалась на поверхность, образуя кимберлитовую трубку.
Взрывная гипотеза
На смену этой гипотезе пришла другая, вероятно, ее следует назвать взрывной гипотезой. Ее выдвинули Л. И. Леонтьев, А. А. Кадемекий, В. С. Трофимов. По их мнению, алмазы возникают на глубине всего 4—6 километров от земной поверхности. А требующееся для возникновения алмазов давление создается взрывом, вызванным некоторыми взрывчатыми веществами, проникшими в занимаемые магмой полости из окружающих осадочных пород. Это могут быть нефть, битумы, горючие газы. Авторы гипотезы предложили несколько вариантов химических реакций, в результате которых образуются взрывчатые смеси и возникает свободный углерод. Эта гипотеза объясняла и высокую температуру, требующуюся для алмазного превращения, и гигантское давление. Но не все особенности кимберлитовых трубок она объясняла. Очень легко было доказать, что породы кимберлитовой трубки образовались при давлении, не превышающем 20 тысяч атмосфер, но невозможно доказать, что они возникли при более высоком давлении. Сегодня геофизики достаточно точно установили, для каких пород требуются те или иные давления и температуры образования. Скажем, постоянный спутник алмаза — минерал пироп — требует 20 тысяч атмосфер, алмаз — 50 тысяч. Большее, чем для пиропа, и меньшее, чем для алмаза, давление требуют коэсит, стишовит, пьезолит. Но ни этих, ни других пород, требующих для своего образования столь высоких давлений, в кимберлите нет. Единственное исключение здесь — алмаз. Почему это так? Ответить на этот вопрос решил доктор геолого-минералогических наук Э. М. Галымов. Почему, спросил он себя, давление в 50 тысяч атмосфер должно быть обязательно свойственно всей массе магмы, в которой творятся алмазы? Ведь магма — поток. В ней возможны и вихри, и быстрины, и гидравлические удары, и пузырьки возникающей местами кавитации.
Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации
Да, именно кавитация! Это удивительно неприятное явление, несущее не мало бед гидравликам! Кавитация может возникнуть на лопастях гидравлической турбины, если она хоть чуть-чуть вышла за границы рассчитанного режима. Такая же беда может постичь и лопасти гидравлического насоса, перешедшего на форсированный режим. Кавитация может разрушить и лопасти пароходного винта, словно бы надорвавшегося в борьбе за скорость. Она губит, разрушает, разъедает. Да, это точнее всего: разъедает! Сверхпрочные стали, блиставшие зеркальной полировкой поверхностей, превращаются в рыхлую пористую губку. Словно тысячи крохотных беспощадных и жадных ртов рвали по крохам металл в том месте, где его изгрызла кавитация. Да еще ртов, которым «по зубам» легированный металл, от которого отскакивает напильник! Не мало аварий турбин и насосов, гибели пароходов и теплоходов произошло из-за наличия кавитации. И ста лет не прошло, как разобрались, что же это такое — кавитация. А действительно, что же это такое?
Представим поток жидкости, движущейся в трубе переменного сечения. Местами, в сужениях, скорость течения растет, местами, там, где поток расширяется, скорость течения падает. Одновременно, но по обратному закону изменяется давление внутри жидкости: там, где вырастает скорость, резко падает давление, а там, где скорость уменьшается — давление растет. Этот закон обязателен для всех движущихся жидкостей. Можно представить, что при некоторых скоростях давление падает до той величины, при которой жидкость закипает, и в ней возникают пузырьки пара. Со стороны кажется, что жидкость в месте кавитации начала кипеть, ее заполняет белая масса крохотных пузырьков, она становится непрозрачной. Вот эти-то пузырьки и являются главной бедой при кавитации. Как рождаются и как умирают кавитационные пузырьки, еще недостаточно изучено. Неизвестно, заряжены ли внутренние их поверхности. Неизвестно, как ведет себя вещество паров жидкости в пузырьке. А Галымову было поначалу неизвестно, могут ли вообще возникнуть кавитационные пузырьки в магме, заполняющей кимберлитовую трубку. Ученый произвел расчеты. Оказалось, что кавитация возможна при скоростях течения магмы, превышающих 300 метров в секунду. Такие скорости легко получить для воды, но может ли течь с такой же скоростью тяжелая, густая, вязкая магма? Снова расчеты, расчеты и долгожданный ответ: да, может! Для нее возможны скорости и в 500 метров в секунду. Дальнейшие расчеты должны были выяснить, будут ли достигаться в пузырьках требующиеся величины температуры и давления — 50 тысяч атмосфер давления и 1500 градусов температуры. И эти расчеты дали положительные результаты.
Средняя величина давления в пузырьке в момент охлопывания достигала миллиона атмосфер! А максимальное давление может быть в десять раз больше. Температура же в этом пузырьке имеет величину в 10 тысяч градусов. Что и говорить, условия далеко перешагнули через предельные для алмазного превращения.
Таково, по Галымову, таинство рождения редчайшего из творений природы и драгоценнейшего для современной техники кристалла, одного из аллотропных состояний того самого элемента, которому обязана своим существованием жизнь на нашей планете. Но это совершенно другая сторона в судьбе углерода, которому обязаны своим существованием алмаз, графит и уголь.
Природа алмаза, графита и угля
Углерод был известен древним народам еще в доисторические времена в виде древесного угля, сажи и каменного угля. По свидетельству римского историка Витрувия, сажа в его время производилась в большом количестве и шла на изготовление краски, применяемой во фресковой живописи, и чернил. Способ получения сажи, по Витрувию, состоял в следующем: смолу, деготь, смолистые щепки, виноградную лозу и подобные материалы сжигали на очаге, а пламя и дым пропускали через отверстия в камеру с мраморными стенками; осевшую сажу снимали и затем растирали с клеем, камедью и купоросом.
С незапамятных времен китайцы пользовались сажей для приготовления туши, которая распространилась затем в Корее, Японии и у народов ближнего Востока (IV в. до н.э.). В Европе тушь стала известна только в XV–XVI вв.
Получение угля также было известно с древнейших времен. Можно считать твердо установленным фактом, что уголь входил в состав употреблявшихся в древности зажигательных веществ.
Самый большой из всех известных алмазов, «Куллинан», найден в 1905 г. в Южной Африке. Его масса 621 г, а размер 10х6х5 см. В Алмазном фонде нашей страны хранится один из самых больших и красивых алмазов в мире – «Орлов» (37,92 г).
Алмазы давно привлекали к себе внимание и из-за других качеств. Еще в древней Индии алмаз служил для обработки драгоценных камней. С той же целью применяли его греки и римляне.
Алхимики не могли пройти мимо этого наивысшего по своей твердости минерала, нерастворимого в кислотах, несгораемого на обычном огне: они и в алмазе искали разгадки «философского камня».
В 1781 г. А.Л.Лавуазье доказал, что при горении угля получается «углекислота» (углекислый газ), которая представляет не что иное, как соединение «химического начала угля» (т.е. элемента углерода) с кислородом.
Истинная природа алмаза была выяснена только в 70-х гг. XVIII столетия, т.е. на пороге великой химической революции. До этого времени никому и в голову не могло прийти, что блестящий минерал, играющий всеми цветами радуги, имеет что-то общее с аморфным и черным углем.
В кратком изложении история установления истинной химической природы алмаза такова.
В XVII в. Аксель де Бут, а затем И.Ньютон высказали предположение, основываясь на сходстве показателей лучепреломления скипидара, камфоры и алмаза, что последний должен гореть.
В 1694 г. флорентийские академики провели опыт сжигания алмаза в фокусе вогнутого зеркала. Они убедились, что алмаз в этих условиях сначала тлеет, как уголь, а потом полностью сгорает. Ф.Лоренц установил затем, что алмаз сгорает без остатка в пламени кузнечного горна.
Все эти опыты вызывали, однако, крайнее недоверие, т.к. общее мнение ювелиров и минералогов сводилось к тому, что алмаз является разновидностью кварца. С выводами о том, что алмаз может гореть, были не согласны и многие крупные химики того времени. Так, например, Г.Руэль (учитель Лавуазье) и некоторые другие химики, проводившие опыты с алмазами, пришли к заключению, что при действии высокой температуры они испаряются.
В 1772 г. Лавуазье совместно с другими учеными провел серию экспериментов по изучению отношения различных тел к нагреванию в фокусе солнечных лучей, собираемых с помощью огромной линзы (около 1,5 м в диаметре).
По результатам исследований он опубликовал два труда «О разрушении алмаза огнем», в которых окончательно доказал, что при сжигании алмаза, как и при сжигании древесного угля, кроме «связывающего воздуха» (углекислого газа), ничего иного не получается и что при горении алмаза также поглощается часть воздуха, как это наблюдалось при горении фосфора или угля.
В 1797 г. английский химик С.Теннант после ряда экспериментов пришел к убеждению, что алмаз – чистейший углерод. Он сжег одинаковые количества алмаза и угля и убедился, что при этом образуются совершенно одинаковые объемы оксида углерода. Этим было доказано, что алмаз – некое видоизменение углерода.
Несколько ранее в 1779 г. шведский химик К.Шееле высказал предположение, что и графит является минеральным углем. Ему удалось позднее, в 1789 г., доказать, что графит хорошо горит в струе водорода, а в 1792 г. он пришел к окончательному выводу, что графит и уголь являются видоизменениями одного и того же элемента.
В 1799 г. Гитон де Морво наблюдал переход алмаза в графит при нагревании первого в сосудах без доступа воздуха. Одновременно он обнаружил, что графит и некоторые другие тела, например кокс, при сгорании дают лишь углекислый газ.
Повторив опыт Теннанта, но дополнив список сжигаемых веществ графитом, де Морво установил важный факт: если подвергать сжиганию равные по весу количества графита, алмаза и угля, то получаются одинаковые количества углекислого газа.
Й.Я.Берцелиус в 1841 г. впервые описал уголь (сажу), алмаз и графит как видоизменения одного и того же элемента и ввел в химию новое понятие «аллотропия».
Латинское название «carboneum» углерод получил от слова «carbo» – уголь, берущего в свою очередь начало от санскритского cra – гореть. Название «графит» (от греч. grapho – пишу) было дано минералогом А.Г.Вернером в 1789 г. после опытов Шееле. В русской литературе графит в начале XVIII в. назывался «карандаш» (от монгольского «кара» – черный, «таш» – камень), а углерод – «углетвором».
Слово «алмаз» и западноевропейское «diamant» – арабского происхождения и означает твердейший. Греки и римляне называли этот минерал adamas. В более или менее измененном виде это слово перешло во все европейские языки. В переводе оно означает неизменный, неукротимый, недоступный, поскольку алмаз не поддавался руке шлифовальщика. Только в XIII в. голландец Ван Беркем догадался шлифовать эти камни друг о друга и таким образом переоткрыл способ шлифовки алмазов, который давно уже был известен в Индии.
Очень любопытна проблема получения искусственного алмаза. Интерес к ней вызывается не только промышленным и экономическим значением этого материала, но и заманчивостью разрешения чисто научной задачи.
Попытки получения алмазов искусственным путем начались сразу после того, как было выяснено, что он является чистейшим углеродом. Они были очень многочисленны. Не будем подробно останавливаться на их описании и назовем лишь некоторые из них.
В 1880 г. английский химик Дж.Хенней получил несколько кристаллов при продолжительном нагревании в железной заваренной трубе легких углеводородов с металлическим литием. Эти кристаллы по своим свойствам могли бы быть отнесены к типу алмаза, в природе, однако, не встречающегося. Эти алмазы и до сих пор хранятся в Британском музее. Проведенное в 1943 г. их рентгенографическое исследование подтвердило, что это действительные алмазы.
Наибольшую популярность получили опыты французского ученого А.Муассана, проведенные им в 1893–1896 гг. Муассан плавил при температуре 2000–3500 °C и высоком давлении железо, к которому он добавлял чистый угольный порошок. Расплавленное железо затем выливалось в полый медный сосуд, охлаждаемый снаружи водой. Застывшая масса обрабатывалась кислотами с целью удаления железа, силикатов, карбида и графита. После этой сложной обработки сплава оставались черные прозрачные кристаллики, царапавшие рубин и сгоравшие в кислороде. Самые крупные из них были в диаметре не более 5 мм. Муассан принял их за алмазы.
Его опыты были повторены многими учеными и всегда приводили к малоубедительным или противоречивым результатам.
По поводу всех попыток получения искусственного алмаза немецкий химик Отто Руфф сделал вывод: «Кроме Муассана никому не удавалось получить искусственный алмаз. Возможно, что Муассан получил его, но это не доказано…».
Однако путь к разрешению проблемы не был закрыт. Дело в том, что большинство опытов производили в то время, когда еще не был решен вопрос о сравнительной устойчивости в земных условиях обеих модификаций углерода – алмаза и графита.
Сотрудник Института химической физики АН СССР О.И.Лейпунский в статье «Об искусственных алмазах» (1939 г.) объяснил, что главная причина неудач исследователей заключалась в том, что «…все попытки изготовления алмаза были сделаны в условиях, при которых графит является более устойчивой твердой фазой, чем алмаз». Ученый рассчитал, что для успешного получения алмаза «во-первых, надо нагреть графит не менее чем до 2000 К», чтобы атомы углерода могли переходить с места на место. Во-вторых, его надо при этом сжать чудовищным давлением, не меньше чем 60 тыс. атмосфер. Тогда он обязательно перейдет в алмаз, подобно тому, как камень, подброшенный рукой, обязательно поднимется в воздух».
Эти теоретические расчеты блестяще подтвердились в 1955 г., когда американским ученым Ф.П.Бэнди, Г.Т.Холлу, Г.М.Стронгу и Р.Г.Венторфу после восьмилетних экспериментов удалось осуществить синтез настоящих алмазов в условиях, близких к названным выше. И все же за один опыт исследователи получали не больше 20 мг алмазов, а самый большой из них имел длину всего 1,2 мм.
В отличие от алмаза искусственный графит получается и используется в промышленности в больших масштабах. Его получают при нагревании угля до температуры 2200–2500 °С в электрической печи. Стоимость производства искусственного графита не превышает стоимости получения естественного графита высокой степени чистоты.
В чем же причина образования из атомов одного и того же элемента столь различных по своим физическим свойствам веществ – твердейшего, блестящего алмаза и мягкого, легко истирающегося черного графита?
Наука дает ныне на этот вопрос точный ответ. В настоящее время твердо установлено, что резкое различие в свойствах алмаза и графита объясняется различием их внутреннего строения.
В кристаллах алмаза все атомы углерода расположены на одинаковых расстояниях друг от друга (1,54 
): каждый атом в алмазе находится в центре правильного тетраэдра, в вершинах которого расположены другие атомы. Такое строение придает алмазу необычайную твердость. Это наиболее твердое из всех известных в природе веществ.
