Законам симметрии подчинено и внутреннее строение кристаллов. С помощью лучей, открытых в 1895 г. В. Рентгеном и названных его именем, удалось доказать существование атомов внутри кристаллического тела и определить их пространственное расположение.
Люди убедились, что все кристаллы построены из атомов, ионов и молекул, располагающихся в строго математическом порядке. Они образуют кристаллическую решетку. Каждому атому отведено место в определенном узле решетки. Но эта закономерность нередко нарушается. Атомы перемещаются между узлами кристаллической решетки.
Одно из замечательнейших свойств кристаллов – анизотропия, т. е. неоднородность в различных направлениях их кристаллических решеток. Например, пластинка слюды без труда расщепляется вдоль одного направления (вдоль) и невероятно трудно вдоль другого (поперек). Другое важное свойство кристаллов – их спаянность, иными словами, способность раскалываться по определенным направлениям. Так, если по кристаллу каменной соли ударить молотком, то он расколется на более мелкие кубики, которые, в свою очередь, можно раздробить на кубики меньшей величины. Углы между гранями, форма и площади граней у каждого кристалла свои, они удивительно постоянны.
Большинство из известных нам кристаллов имеют весьма солидный возраст, насчитывающий десятки, чаще сотни миллионов лет. Они бывают огромных размеров. Гигантские кристаллы кварца могут достигать роста человека. Кристаллы полевого шпата бывают размером с большую комнату. Природные кристаллы рождаются в недрах Земли и растут очень медленно. Искусственные кристаллы получаются гораздо быстрее.
Непобедимый алмаз
Кристаллы алмаза, ограненные и отшлифованные, становились драгоценными бриллиантами (в переводе с французского – блестящий).
Кристаллы-великаны среди алмазов встречаются довольно редко, и каждый из них хорошо известен.
Целую вереницу редкостных по величине и красоте камней дала Южная Африка. Куллинан – пожалуй, самый знаменитый алмаз – весит 605 г. Найденный в 1905 г. в районе города Претории, алмаз был подарен в 1907 г. английскому королю Эдуарду VII. При огранке его разрезали на 105 частей, из которых отшлифовали бриллианты разного веса. Самый крупный получил собственное имя – «Звезда Африки».
В реестр алмазных знаменитостей внесен и «Великий Могол» (279 каратов; 1 карат равен 200 мг). Он обнаружен в 1304 г. в Индии. После захвата Пенджаба англичанами в 1849 г. был похищен и позднее преподнесен в подарок английской королеве Виктории. В 1862 г. часть камня переогранили в плоский бриллиант (108,3 карата) и украсили им британскую корону.
В Алмазном фонде России хранится знаменитый алмаз «Орлов» массой 199,6 карат. Согласно легенде, «Орлов» был одним из двух алмазов, служивших глазами статуе индийского бога Брамы в храме Мадраса в Индии. В 1773 г. алмаз был куплен Г. Орловым в Амстердаме у армянского купца Лазарева за 400 000 рублей золотом, затем подарен Екатерине II, а та распорядилась укрепить его на скипетре русских царей.
Знаменитый алмаз «Шах» был привезен в Россию в 1829 г. персидским принцем в дар русскому царю в знак мира и в качестве «компенсации» за убийство в Тегеране русского посла А. С. Грибоедова, создателя комедии «Горе от ума».
Французский химик Лавуазье наглядно доказал, что алмаз состоит из углерода: он сжег драгоценный камень на глазах у изумленной публики, как обыкновенный древесный уголь.
Долгое время месторождения алмазов были известны только в Индии. Теперь их обнаружили в Южной Африке, которая дает 98 % их ежегодной мировой добычи. В городе Кимберли впервые нашли своеобразные алмазоносные трубки, уходящие далеко вглубь земли. По названию этого города их стали называть кимберлитами.
21 августа 1954 г. геолог Л. А. Попугаева обнаружила кимберлитовую трубку в Якутии и дала ей символичное название «Зарница». Почти через год Ю. И. Хабардин открыл кимберлитовую трубку «Мир». С тех пор в сибирской тайге найдены и другие кимберлитовые трубки. Самые знаменитые – «Мир», «Айхал», «Удачная».
Главная ценность этого камня не только в его красоте, но и в исключительной твердости. Алмаз в тысячи раз тверже, чем самые прочные граниты и базальты. Из алмазов делают резцы для твердых сплавов. При нагревании выше 1850 °C алмаз теряет свою твердость и превращается в хрупкий, мягкий графит: происходит перестройка атомов в кристаллической решетке.
Драгоценные зеленые изумруды
В древние времена драгоценные камни различались лишь по их цветам. Название рубин было дано всем камням красного цвета. Все зеленые камни назывались изумрудами. А все голубые – сапфирами.
Позже ученые установили, что ценность камня зависит не только от его цвета, блеска и редкости, но также от твердости.
Все самоцветные камни называют драгоценными. Но в действительности слово «драгоценный» можно использовать только по отношению к четырем особенно ценным камням – алмазу, рубину, изумруду и сапфиру. Остальные камни относятся к полудрагоценным.
Изумруд – один из самых мягких драгоценных камней. Это разновидность минерала берилла. В идеальном виде он имеет чистый зеленый цвет.
Существует много легенд об изумрудах. Одна из них гласит, что чаша, из которой пил Христос в последнюю вечерю, была вырезана из огромного изумруда. Считалось, что изумруд имеет лечебную силу – вылечивает эпилепсию. Согласно другой старой примете изумруд наделял своего хозяина даром предсказания будущего. Говорили, что, всматриваясь в зеленую глубину, вы можете увидеть вещи, которые произойдут с вами в будущем.
В древние времена все изумруды добывали в шахтах Египта. Эти шахты работают и по сей день. Но лучшие изумруды в наше время находят в шахтах около столицы Колумбии Боготы. Есть залежи изумрудов в России (на Урале) и в Австрии (в Альпах). Совсем недавно обнаружено богатое месторождение изумрудов в Южной Африке.
Происхождение каменного угля
Древние люди открыли способ получать уголь, сжигая дерево в кострах. Возможно, так же случайно набрели они и на «горящую воду» – нефть. И до сего времени эти два источника энергии остаются главными для человека.
Уголь – это чистый углерод. Нефть – соединение углерода и водорода без кислорода. Разные виды угля и нефти дают неодинаковое количество тепла; их теплотворная способность различна и зависит от происхождения.
