Термические свойства

Гомеополярные (ковалентные) связи, при помощи которых соединяются атомы углерода в алмазе, очень прочные. Для таких кристаллов характерны большая твердость и высокая температура плавления. Так, температура плавления алмаза 3700-4000°С. Алмаз на воздухе сгорает при температуре 850-1000 °С, а в струе чистого кислорода горит при 720-800 °С слабо-голубым пламенем, постепенно уменьшаясь, и в конце концов исчезает, превращаясь в углекислый газ СО₂. При нагревании до 2000-3000 °С без доступа кислорода алмаз переходит в графит. Переходная стадия становится заметной при температуре 1000-1500 °С, процесс идет медленно, так как при этом происходит перегруппировка атомов внутри решетки алмаза за счет теплового движения атомов при повышенной температуре. Внешне этот процесс проходит так: прежде всего начинают темнеть вершины и ребра кристаллов, затем весь кристалл покрывается черной графитовой корочкой и внутренняя часть алмаза переходит в графит. В атмосфере водорода и азота алмаз не сгорает при температуре выше 1000 °С.

Способность алмаза сгорать на воздухе только при сравнительно высокой температуре послужила, очевидно, основанием для создания одной из легенд о добыче алмазов, которая была опубликована во второй половине XIX в. в Горном журнале. Описывалось, что будто бы в одной из провинций Южного Китая добыча алмазов осуществлялась так: люди ходили в соломенных лаптях по алмазоносным пескам, алмазы впивались в солому лаптей, затем лапти сжигали, а из полученного пепла извлекали алмазы.

Алмаз обладает также высокой теплопроводностью. Это его свойство обусловливает быстрый отвод тепла, возникающего в процессе обработки деталей алмазным инструментом. Сравнение теплопроводности алмаза и других материалов приведено в табл. 2.

Таблица 2. Теплопроводность алмаза и других материалов

Температурный коэффициент (коэффициент линейного расширения) алмаза обычно составляет от 0,9⋅10^-6 до 1,45⋅10^-6 К^-1, при температуре 78 °С он равен 1,2 ⋅ 10^-6 К^-1, а при температуре 780 °С - 4,5⋅10^-6 К^-1. Таким образом, тепловое расширение алмаза ниже теплового расширения твердых сплавов, в частности стали, некоторые марки которой характеризуются минимальным коэффициентом линейного расширения. Это свойство алмаза учитывают при вставке его в оправу из разных, металлов и других материалов, что часто встречается на практике и в ювелирном деле, и при изготовлении алмазных инструментов.