О.А.ЧЕРНІКОВА,
МОУ СЗШ № 13 з УІОП, м Електросталь, Московська обл.

Блискуче майбутнє малюється нам для алмазу, якщо людина
зуміє опанувати таємницями його отримання.

А.Е.Ферсма

Мета уроку: поглибити знання з фізики твердого тіла; розширити політехнічний кругозір; розвивати пізнавальні здібності школярів, виховувати прагнення до знань, інтерес до предмету.

Наочні посібники: моделі кристалічних граток алмазу і графіту; стенд з листівками «Алмазний фонд Росії»; географічна карта світу; періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва; таблиця «Фізичні властивості алмазу і графіту».

хід заняття

Учитель фізики. Алмаз! З цим словом асоціюється уявлення про незрівнянному блиску і неперевершеною твердості. З другою властивістю пов'язана назва мінералу, яке відбувається або від арабського слова ал-мас - твердий, або від грец. [адамантос] - незламний. Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас, служили валютою. Прозорі безбарвні або красиво забарвлені кристали алмазу, придатні для огранювання, є дорогоцінними каменями першого класу, так само, як сапфір, рубін, смарагд і т.д. Ювеліри поділяють алмази майже на 1000 сортів залежно від прозорості, тони, густоти забарвлення і мінеральних включень.

Учениця Данина Марія (читає свій вірш «Ода алмазу»).

Блискаюче диво, найчистіше створення
Іскриться кожною гранню в браслеті на руці.
Ти красою домігся всесвітнього визнання.
А властивостями своїми поб'єш рекорди все.
Міцніше старої дружби і твердіше переконань,
Зрівнятися з твоїм блиском здатна лише зірка.
Ти будеш незмінно улюбленцем поколінь
І кращою прикрасою чудових дам.

Учитель фізики. Кристал алмазу є хорошим провідником тепла. При терті він електризується. Деякі алмази мають напівпровідниковими властивостями і відносяться до напівпровідників р-типу. Передбачається, що напівпровідникові властивості алмазу обумовлені наявністю в них домішки бору. Щільність алмазу 3500 кг / м3, щільність графіту 2100 кг / м3. Відмінність властивостей алмазу і графіту пояснюється відмінністю їх кристалічних структур.

У природі не зустрічаються речовини твердіше алмаза. Алмаз - саме зносостійке речовина. Алмазний різець в 150-200 разів менше схильний до зносу, ніж різець з надтвердих сплавів.

Чисті кристали алмазу прозорі не тільки для світла, але і для рентгенівських променів, що дозволяє легко визначати алмази серед подібних за зовнішнім виглядом мінералів, а також відрізняти їх від усіляких підробок. Алмаз сильно переломлює і відображає світлові промені, але ще має важливу оптичною властивістю, що обумовлює виняткову красу цього каменю. Воно полягає в великому розходженні показників заломлення для променів різного кольору. Завдяки високій дисперсії алмаз розкладає біле світло на складові його кольору. З цієї причини один і той же камінь здається забарвленим в різні кольори в залежності від розташування джерела світла. Висока світлозаломлення і дисперсія створюють неповторну гру алмазів - переливи всіх кольорів веселки усередині каменю при повільному його обертанні.

Учитель хімії. Хімічна формула алмаза - С. Алмаз і графіт - це дві аллотропние модифікації вуглецю. Фізичні властивості алмазу і графіту обумовлюються їх будовою, основні показані в таблиці:

Особлива твердість алмазу обумовлена ​​тим, що в його кристалічній решітці кожен атом вуглецю пов'язаний ковалентними зв'язками з чотирма іншими атомами, розміщеними навколо нього на однаковій відстані. Ці зв'язки в усіх напрямках однаково міцні. У графіті ж атоми розташовуються шарами, і відстань між атомами, розташованими в різних шарах, набагато більше, ніж між атомами в одному шарі.

Те, що графіт і алмаз складаються з атомів одного і того ж елемента - вуглецю, - можна переконатися при спалюванні обох речовин. В результаті згорання утворюється тільки оксид вуглецю (IV). Доведено також, що при певних умовах алмаз перетворюється на графіт, а графіт - в алмаз. Так, наприклад, якщо алмаз без доступу повітря нагрівати вище 1000 ° С, то він поступово перетворюється на графіт. Навпаки, якщо графіт в присутності каталізаторів нагрівати від 1200 до 1600 ° С під тиском 104 МПа, то він перетворюється в алмаз. Висока температура призводить до розриву внутрішньоатомних зв'язків графіту, а високий тиск сприяє розбудові атомів в кристалічну решітку алмаза. Так отримують штучні алмази.

Стаття підготовлена ​​за підтримки стоматологічної клініки «ЕСТЕЛАЙТ». Якщо зуб мудрості не дає спокою або потрібна виправити прикус, то оптимальним рішенням стане звернутися в стоматологічну клініку «ЕСТЕЛАЙТ». Перейшовши за посиланням: « стоматологія Крилатське », Ви зможете, не відходячи від екрану монітора, записатися на прийом до професійного стоматолога. Більш детальну інформацію про ціни і акціях діючих на даний момент ви зможете знайти на сайті www.estelight.ru.

Англійський хімік С.Шеннант в 1798 р виконав досвід: спалив однакові кількості алмаза і вугілля і переконався, що утворюються абсолютно однакові обсяги оксиду вуглецю (IV). Цим було доведено, що алмаз є аллотропной модифікацією вуглецю.

Алмаз хімічно інертний, він не окислюється і не взаємодіє з жодною з відомих кислот і лугів, причому будь-якої концентрації і навіть при їх підігріванні.

Алмаз не поступається по твердості створеному в лабораторних умовах речовини борозону, але менш стійкий до окислення при високих температурах.

Алмаз - саме тверде, але не найміцніше речовина: його легко розбити молотком або спалити в струмені кисню при температурі вище 720 ° С.

Учитель географії. До другої половини XIX ст. всі алмази здобувалися розсипом в долинах як сучасних, так і давно зниклих річок. Завдяки своїй твердості алмаз може перекочуватися водними потоками на великі відстані, тому пошуки корінних родовищ в безпосередній близькості від розсипів довгий час залишалися безрезультатними. Тільки в 1871 р в Південній Африці біля містечка Кімберлі було виявлено перше корінне родовище алмазів. Містить алмаз гірська порода отримала назву кимберлит. Сьогодні на планеті відомо понад 1000 родовищ цієї гірської породи.

На території Росії перший вихід кимберлита виявлений в 1954 році, він був названий «Зірницею». Честь його відкриття належить ленінградському геологу Л.А.Попугаевой.

Алмази з кімберлітів і розсипів нічим не відрізняються. Середня маса алмазів в різних родовищах коливається від сотих часток до 1 карата (1 карат = 200 мг).

Алмази разом з іншими важкими мінералами концентруються в нижній частині пухких річкових відкладень. Досить часто зустрічаються розсипи, що виникають в процесі сповзання вивітреного кимберлита на схилах гір. У спекотних пустелях, де сильні вітри дмуть майже завжди в одному напрямку, зустрічаються так звані еолові розсипи. Вони утворюються при винесенні (видування) вітром глинистих і легких піщаних частинок.

Збагачені алмазами кимберліти знаходяться в південній половині Африки та Середньої Сибіру. Із загальної кількості видобуваються в усьому світі алмазів африканські родовища дають 98%. Важливу роль у видобутку алмазів грають Ангола, Намібія, Сьєрра-Леоне. Велика кількість переважно технічних каменів видобувається в Гані. Значно рідше алмази зустрічаються в інших районах. Як приклад можна вказати родовище в штаті Мінас-Жераис (Бразилія), де зустрічаються камені масою понад 7-8 карат. Не випадково тут за часів рабства існував звичай: відпускати на свободу невільника, який знайшов алмаз більше 17,5 карат.

Найбільший з усіх відомих алмазів, «Кулінан», знайдений в 1905 р в Південній Африці. Його маса 621 г, а розмір 10 6,5 5 см. В Алмазному фонді Росії зберігається один з найбільших і найкрасивіших алмазів у світі - «Орлов» (37,92 г).

Учитель історії. Винятковість властивостей алмазу породжувала безліч легенд, в яких поряд з найчистішим вимислом зустрічалися і опису деяких реальних властивостей каменю. Так, на думку стародавніх індусів, алмази утворюються з «п'яти почав природи»: землі, води, неба, повітря і енергії. Багато індійські і арабські легенди про алмазі були повторені на початку нашої ери в роботі давньоримського натураліста Плінія Старшого: «Людина повинна носити алмаз з лівого боку, оскільки тоді камінь надає більший вплив. Алмаз передає власнику твердість і мужність, зберігає члени його тіла. Він дає людині перемогу над ворогами, якщо справа його праве. Алмаз надає і зберігає гостроту розуму, оберігає від розгулу, печалі і чаклунства, від фантазій і злих духів. Ніякої дикий звір не наважиться напасти на людину, яка носить алмаз. Алмаз робить людину більш серйозним, виліковує його від лунатизму ».

У китайських легендах, що відносяться до IV ст. н.е., розповідається, що в королівстві Фу-Най добувають алмази, які можуть різати яшму. За своїм виглядом вони нагадують плавиковий шпат і ростуть подібно сталактитами на дні моря, на глибині в сотні метрів. Плавці пірнають за ними вранці і випливають тільки до кінця дня. При ударі по алмазу молотком алмаз залишається неушкодженим, а молоток розколюється. Однак якщо удар завдати баранячим рогом, то алмаз розламується, як лід.

Пліній Старший, а слідом за ним і інші вчені давнини, стверджує, що алмаз народиться тільки в золоті і разом з золотом. Подекуди в світі дійсно є розсипи, в яких присутні і алмаз, і золото. У корінних родовищах, проте, алмази з золотом ніколи не зустрічаються разом, оскільки пов'язані з абсолютно різними за складом і будовою гірськими породами.

Великі алмазні камені зустрічаються в природі вкрай рідко. Їх знахідка стає подією, їм присвоюються навіть власні імена, в світі вони все наперечёт.

Учитель біології. У відомій казці про подорож Синдбада-мореплавця розповідається про хитромудрий спосіб видобутку алмазів. Десь в далекій країні нібито є незвичайно глибоку ущелину, дно якого вкрите алмазами. Доступ до скарбів перегороджують незліченні полчища величезних змій. Однак люди знайшли спосіб отримувати дорогоцінні камені і звідти. Для цього з навколишніх гір вони скидають в ущелину великі шматки м'яса. Алмази прилипають до м'яса, а величезні орли забирають їх в свої гнізда. Сміливі і спритні шукачі добираються до орлиних гнізд і збирають блискучі кристали ... У цій казці є два моменти, які пов'язуються з фактичними даними. Одним з них є здатність алмазу прилипати до жирів, а другий - «посередницька» роль птахів.

Існують численні достовірні дані, що відносяться до XIX в. У ранньому періоді історії алмазних розробок в Південній Африці вважалося вигідним розводити домашню птицю. Птахи рилися у відвалах гірських виробок і, побачивши блискучі зерна, ковтали їх. Зоб кожної зарізаною птиці ретельно оглядали, сподіваючись знайти дорогоцінний кристал. Надії ці нерідко виправдовувалися. Так, наприклад, документально засвідчено, що в зобу одного голуба, вбитого на території алмазного рудника, було виявлено 23 алмазу масою 5,5 карата.

У російських газетах другої половини XIX ст. повідомлялося про уральської курці, яка знесла алмаз.

Учитель літератури. Запишіть творче домашнє завдання: згадайте прислів'я і приказки на тему «Алмаз - трудівник»; складіть кросворд з ключовим словом «алмаз».

(Приклад виконання: · Мал карат, і працювати радий · Малі карати, та працею багаті · Лентяй колись був алмаз, тепер він працює на нас · У змаганнях першим будеш, якщо про алмаз НЕ забудеш · Алмазу справу доручиш - більший прибуток отримаєш · Алмаз в роботу запряжёшь - свої сили збережеш.)

Ольга Олексіївна Чернікова - вчитель фізики та астрономії вищої кваліфікаційної категорії, класний керівник 8М класу, лауреат конкурсу «Кращі вчителі Росії-2006»