Алмаз рукотворный
Алмаз оказался одним из немногих
простейших минералов, которые не
удавалось получить в лаборатории.
Проф. О. И. Лейпунский
Пионеры алмазотворения
Человек научился неплохо моделировать многие процессы. Авиаконструктор и кораблестроитель на моделях кораблей и самолетов достаточно точно изучают поведение настоящих лайнеров. С неменьшим успехом пользуются моделями специалисты вагоностроительной, гидротехнической и автомобильной промышленности, архитекторы. В лабораториях ученых смоделирован и космос: на земле воссоздаются условия невесомости, вакуума, жесточайших морозов, царящих в межзвездном пространстве. Моделируется даже история: ведь плавания Тура Хейердала — не что иное, как воспроизведение плаваний древних инков, полинезийцев, египтян. . .
«Алмазы можно отыскать лишь в недрах земли» — так утверждал В. Гюго. Но человек опровергнул эту истину. Он дерзнул воспроизвести те процессы, которые породили некогда драгоценный камень номер один: он создал искусственные кимберлитовые трубки. Но путь к получению синтетических алмазов оказался чрезвычайно долгим и трудным.
Все попытки искусственного алмазотворения шли в основном по трем путям: получение алмазов в результате кристаллизации из раствора углерода в расплаве металлов, получение алмазов из графита при посредстве катализаторов и получение алмазов путем искусственной перестройки кристаллической структуры графита (с использованием металлов в качестве катализаторов).
Если написать книгу о всех бесчисленных попытках получения искусственных алмазов, получится громадный том в тысячи страниц. И кого только мы не найдем среди охотников за такими алмазами! Серьезнейшие ученые и простые клерки, врачи и коммерсанты, аптекари и мыловары — многие жаждали превратить обыкновенный графит в сверкающий алмаз. И разумеется, столь заманчивая идея породила и немало шарлатанов, выдававших полированные стекляшки за драгоценные камни чистейшей воды.
Первые попытки ученых получить синтетический алмаз были предприняты почти за полвека до открытия кимберлитовых трубок в Южной Африке.
Пионером «алмазотворения» нужно считать харьковского ученого В. Н. Каразина, опыты которого относятся к 1823 году. Каразин подробно описал их в своей статье «О сжжении угля с расчетом». В качестве исходного сырья для получения искусственных алмазов Каразин брал вещества, богатые углеродом. Экспериментатор сообщал, что в результате «особливо долговременного действия. . . весьма постепенно усиливаемого огня, который был напоследок доведен даже до белого каления, случилось мне добыть род антрацита, но и другое чрезвычайно твердое вещество в кристаллах, которое профессор химии Сухомлинов почел подходящим еще ближе к алмазу. . . Это было в январе или феврале 1823 года, следовательно, несколькими годами ранее опытов алмазотворения господ Каньяр-Латура и Ганналя».
Полученному веществу Каразин дал наименование «пирогонон», что по-гречески означает «огнем рожденный». Сказать сегодня что-либо определенное об этих «алмазах» трудно.
На чем основывались попытки Каразина и других пионеров алмазотворения? Им всем хорошо было известно, что алмаз при сильном нагревании без доступа воздуха превращается в графит. Но если так, то нельзя ли повернуть процесс вспять: получить алмаз нагреванием графита? Каньяр де Латур, Ганналь, о которых упоминает Каразин, упорно пытались осуществить этот «перевернутый» процесс.
По мнению тогдашних ученых алмаз образовался в результате сложных физико-химических процессов, протекавших в условиях высоких температур и давлений. Но как шел процесс алмазообразования — этого никто не знал (как не знают и сейчас), и тут мнения ученых резко расходились. Одни считали, что достаточно воздействовать на графит сильной жарой и всесторонне сжать его, как он немедленно превратится в алмаз. Приверженцы подобного способа — Людвиг, Парсонс, Руф и другие — многократно пытались превратить графитовый порошок в алмаз, но ни единой крупинки этого драгоценного камня не получили, хотя и ставили свои опыты сотнями и тысячами.
Англичанин Ченнал и немец Бауменю полагали, что алмаз образуется в результате разложения углеродсодержащих соединений. Вместо графита эти ученые брали парафин. Ченнал, Бауменю и их многочисленные «парафиновые последователи» лихорадочно стремились превратить свечку в бриллиант. Они помещали чистый парафин в запаянную металлическую трубку, сильно нагревали ее в печи, а потом резко охлаждали. «Теперь в трубке уже не парафин, а драгоценный камень, — рассуждали они. — Все дело в том, чтобы извлечь его оттуда».
Железную трубку кипятили в концентрированной соляной кислоте до полного растворения металла. На дне охлажденного сосуда оседала какая-то черная пыль. Раствор тщательно фильтровали. Так как алмаз не растворяется в кислотах, стало быть, он должен остаться на пропускной бумаге фильтра.
Однако полученные из парафина кристаллики черной сажи алмазами не были.
Чешские ученые Фридлендер и Хасслингер, а также немец Вольф видели главное условие алмазообразования в том, что углерод, в зависимости от температуры, способен по-разному растворяться в окружающих его горных породах или металлах. Свою гипотезу они пытались доказать лабораторным опытом. Металлическую трубку ученые набивали смесью железного порошка, графита и силикатов, а потом запаивали оба конца трубки и помещали ее в печь. Температуру в ней поднимали до предельно возможной, потом следовало резкое охлаждение. . .
Однако и этот, казалось бы наивернейший способ получения алмазов результатов не приносил. Опыты продолжались еще некоторое время, затем Вольф занялся другими делами. Вскоре его примеру последовал и Фридлендер. Деятельность Хасслингера была трагически оборвана — он погиб во время разлива реки Инна в Тироле.
Шли годы. Сменилось целое поколение ученых, но добыть синтетический алмаз никому не удавалось. Лабораторная запаянная трубка, несмотря на все старания, не могла заменить природную кимберлитовую.
Время от времени в печати появлялись сообщения об искусственных алмазах, потом наступало затишье. Но вот в 1894 году весь мир облетела новая сенсация: искусственный алмаз получен! И у всех на устах было одно и то же имя — Фердинанд Фредерик Анри Муассан.