الألماس أو الماس هو معدن يتكون من كربون حر، ليس له لون محدد وقد يكون شفاف أو ملون. يمتاز الألماس بكثافته العالية، حيث يتفوق قسوته على جميع المواد الطبيعية الأخرى.
يوجد ثلاثة أشكال بلورية للألماس تختلف في شكلها، حيث يكون الشكل الأول عبارة عن مكعب من التناظر البلوري وهو خاص بالألماس، بينما الشكلين الآخرين هما سداسي التناظر البلوري وهما الغرافيت واللونسديليت اللذان يتميزان بقساوة منخفضة.
يمكن الحصول على اللونسديليت في النيازك ومختبرياً.
يعتبر الألماس من الأحجار الكريمة الثمينة، حيث يتم استخدامه في صناعة المجوهرات والحلي، ويعتبر أيضاً أداة قطع وحفر مثالية في الصناعات المختلفة.
يتم قياس وزن الألماس بالقيراط ويعادل 0.2 غرام. تعود أصل كلمة "الألماس" إلى الكلمة اليونانية "أداماس" وتعني "الذي لا يقهر".
ربما اختار الإغريق القدماء هذا الاسم لوصف المواد الصلبة اللامعة ، بما في ذلك المعادن.
واستخدم هذا الاسم لاحقًا لوصف ما نعرفه اليوم بالألماس ، وذلك من قبل العديد من الكتاب والمؤلفين مثل الطبيعي الروماني بليني.
يُطلق في اللغة الهندية على الألماس اسم "هيرا" ، وفي اللغة السريانية القديمة يُطلق عليه اسم "ألمياس" و "كيفاد ألماس" ، وتعني الأخيرة حجر الألماس.
لمحة تاريخية
الهند كانت أول دولة في العالم التي بدأت إنتاج الألماس، وظلت المصدر الرئيسي له حتى عام 1720. ثم تم اكتشاف الألماس في البرازيل وأصبحت البرازيل أكبر منتج للألماس في العالم من عام 1740 حتى عام 1876.
خلال هذه الفترة، تم اكتشاف الألماس في جنوب إفريقيا في ركام نهر فال Vaal، وخلال ثلاث سنوات بدأ عشرة آلاف منقب ينقبون عن الألماس في رسوبات النهر.
في عام 1870، توسعت البحث والتنقيب ليشمل الأراضي العليا، وتم اكتشاف أنابيب الألماس الانفجارية.
تم افتتاح أول منجم في منطقة بولتفونتين Bultfontein من مقاطعة كمبرلي Kemberley، وتم اكتشاف أنابيب حاملة للألماس في منطقة ياغرسفونتين Jagersfontein في عام 1871.
بدأت تتوالى الاكتشافات وأُنشئت العديد من الشركات الاحتكارية.
في عام 1889، قام الرجل الاحتكاري الإنكليزي سيسيل رودس بدمج شركات إنتاج الألماس جميعها في شركة واحدة تحت اسم شركة دي بيرس للمناجم الموحدة، وأصبحت هذه الشركة الوحيدة المسيطرة على معظم ألماس العالم حتى عام 1960.
تم اكتشاف الألماس في روسيا لأول مرة في عام 1928 في جبال الأورال، وتم اكتشاف مناجم أخرى في شرق سيبيريا وأوكرانيا وكازاخستان في عام 1954-1955.
في بداية الستينات، حدث تغيير عالمي في استخراج الألماس وتجارته بفضل اكتشافات هامة في مستودعات الألماس في الاتحاد السوفيتي ونشوء حركات تحرر وطنية في بلدان إفريقية تنتج الألماس، حيث حاولت هذه الحركات التحرر اقتصاديًا من الشركات الاحتكارية وإدارة مواردها الطبيعية.
استجابة لذلك، أنشأت شركة دي بيرس مؤسسة ضخمة للسيطرة على إنتاج الألماس الطبيعي في العالم والتخصص بإنتاج الألماس لأغراض الزينة في جنوب إفريقيا، بالإضافة إلى تصنيع الألماس في المختبرات في إيرلندا.
تعتبر شركة دي بيرس منافساً قوياً لشركة جنرال إلكتريك الأمريكية، التي بدأت إنتاج الألماس الاصطناعي منذ عام 1957 وتورد حوالي 25? من احتياجات أمريكا من الألماس الصناعي المستخدم في التكنولوجيا الحديثة.
أشكال الألماس البلورية
نادرا ما يأخذ الألماس الطبيعي شكل بلوري نموذجي، بل يكون عادةً بأشكال بلورية منحنية أو متغيرة الوجوه، غير ناعمة أو ربما ملتوية على السطح، مستديرة أو مسطحة أو تشبه الحصى.
هذا يحدث بسبب نمو البلورات بأشكال غير متماثلة في اتجاهات مختلفة داخل الفراغ المحصور الضيق للنمو، أو بسبب الذوبان أو الانصهار الجزئي بعد تشكل البلورات. ومع ذلك، عند تجزئة حبيبات الألماس الطبيعي في المختبر، تأخذ أشكال هندسية مميزة ومحددة، تتحكم فيها التوزيع الفراغي لعناصر الكربون في الهيكل البلوري المكعبي للنظام.
 |
| ألماس - انواعه وطرق استخراجه وأكثر الدول المنتجه له |
في الحالات الطبيعية المثلى أو بعد التقسيم المعملي، يتشكل الألماس فيها بلورات بأشكال هندسية منتظمة متنوعة، ومن الأشكال الهامة لها الأشكال التالية.
ثماني الوجوه المثلثية الأوكتاهيدرون: هو شكل هندسي يشبه هرمين ملصقين بقواعدهما المربعتين، ويتكون من ثمانية وجوه مثلثية.
المكعب هو شكل هندسي بسداسي الوجوه المربعة.
هناك اثنا عشر وجهاً محدداً في شكل مكعبي متعدد الأوجه.
رباع سداسي الوجوه المثلثة فهو شكل هندسي ويتكون من أربعة وعشرون وجه على شكل مثلث منتظم، ويرتبط بتبديل وجوه المكعب بأربعة من الوجوه.
المبنى المعروف باسم سداس ـ ثماني الوجوه المثلثية هو مؤلف من ثمانية وأربعين وجهًا مثلثيًا غير منتظم. تم تحقيق هذا الشكل عن طريق استبدال كل وجه من ثمانية الوجوه بستة أوجه.
توأمية بسيطة نجمية الشكل
تتكون المركبة المذكورة من مكعب مع رباعي-سداسي الوجوه، وهي تُعرف في ذات الوقت بستة وجوه مربعة وأربعة وعشرين وجهاً على شكل شبه منحرف.
تشتمل جميع أشكال بلورات الماس على نظام بلوري مكعبي مميز بتناظر عناصره. إضافة إلى اشكال بلورية فردية تم ذكرها سابقا وغيرها من حبيبات الماس الطبيعية المنفصلة عن الصخور الأم، وتوجد حبيبات تتكون من بلورتان أو أكثر بشكل مشابه للتوائم.
ويُطلق على الحبيبات الأولى اسم التوائم البسيطة والحبيبات الثانية يُطلق عليها اسم التوائم المتكررة.
تتم تحقق هذه التوائم وفقًا لقوانين محددة وتأخذ أشكالًا مختلفة.
في بعض من الاحيان، قد يحدث تجمع عدد كبير من حبيبات الماس صغيرة الحجم بأشكال كرويه او شبه كرويه، مثلما يحدث في انواع الماس بورت وكاربونادو.
بنية الألماس الداخلية
تتكون الهيكل الداخلي للألماس من تكرار لا نهائي لوحدات مكعبة متماثلة تسمى الخلايا الأولية البنائية، والتي تحدد بأبعاد قيمتها 0.356 نانومتر.
ترتب تلك الوحدات بإحكام في الاتجاهات الثلاثة دون وجود فراغات بينها لتشكل بلورة ذات شكل وحجم يختلف حسب عدد وحجم الوحدات ومرحلة النمو التي توقفت عندها.
تأخذ الخلية الأولية البنائية للألماس شكل مكعب وتوزع العناصر الكربونية في ذراه ووجوهه ومع وجود أربعة عناصر في أربعة وجوه من ثمانية مكعبات تناوبيًا.
وبذلك، يرتبط كل عنصر كربون في الخلية بأربعة عناصر كربون مجاورة متقابلة في أطراف متساوية الشكل، وترتبط عناصر الكربون ببعضها في جميع الاتجاهات بواسطة روابط ذرية قوية متجانسة مما يجعل المسافات بينها متساوية 0.154 نانومتر.
بالتالي، يمكن اعتبار الألماس النموذجي على أنه هيكل واحد ضخم ذو روابط ذرية قوية جدًا تمنحه صلابة عالية، ويفترض أن الألماس النموذجي خالٍ من الشوائب والعيوب في هيكله الداخلي مما يجعله شفافًا للإشعاع المرئي.
ومع ذلك، تم إثبات أن البلورات، بغض النظر عن درجة نقائها، تحتوي على نسب متباينة وقليلة من الشوائب والعيوب، والتي في بعض الأحيان يصل عددها إلى 1810 عنصر في كل سنتيمتر مكعب.
ومن العناصر الهامة التي تحتوي على هذه الشوائب السيليكون والألومنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والتي تنتشر بكثافة أكبر في أطراف البلورات من أوسطها، ولكن نسبتها الإجمالية في الألماس لا تتجاوز 5?. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الألماس، خاصة الأنواع غير النموذجية، على محتويات صلبة صغيرة مثل الأوليفين والبيروكسين والكروموسبين والغرافيت والكوارتز وأكاسيد الحديد وغيرها، ويحتوي أيضًا على محتويات سائلة مثل الماء وحمض الفحم ومحتويات غازية مثل النيتروجين وغيرها.
خصائص الألماس
تنعكس الخصائص الفريدة للهيكل الشبكي الداخلي للماس بأشكال مختلفة على خصائصه الفيزيائية المتنوعة، بما في ذلك الخواص الميكانيكية والضوئية والكهربائية والمغناطيسية والحرارية والمقاومة للتأثيرات الخارجية المختلفة.
الخصائص الميكانيكية
تشمل هذه الصفات الكثافة والصلابة والمرونة وقدرتها على الانضغاط وميزات أخرى.
ألماس ثماني الوجوه
 |
| ألماس - انواعه وطرق استخراجه |
بخصوص الكثافة، تتفاوت قيمتها في أنماط الألماس المختلفة بين 3470 و 3560 كيلو جرام لكل متر مكعب. وقد تم احتساب الكثافة بواسطة أشعة الرنتغن بحوالى 3511 كيلو جرام لكل متر مكعب. وتتراوح قيمة الكثافة لألماس الكاربونادو المستخدم في الصناعة بين 3010 و 3470 كيلو جرام لكل متر مكعب.
تحتل الألماس المرتبة العليا في سلم موس للقساوة النسبية، حيث يعد رقم 10. أما بالنسبة للقساوة المطلقة، فتقاس بضغط رأس هرم ألماسي على الوجوه البلورية وتبلغ 10060 كغ/مم2.
هذه القساوة تتجاوز بمائة مرة قساوة الرخام. يجب ملاحظة أن قساوة الألماس ليست متساوية على جميع وجوه بلوراته المختلفة، وتكون أعلى على الوجه الموسوم بالرمز "111".
يجب أيضًا مراعاة عدم تشابه القساوة أو الخصائص الميكانيكية عند تقطيع بلورات الألماس المنفردة ومعالجتها، واستخدامها في أدوات وأجهزة صناعية.
ج - المرونة والقابلية للانضغاط: يبلغ معامل يونغ أو معامل المرونة العادي للألماس حوالي 1000 غيغاباسكال أو ما يعادل 1310 كيلوباسكال. أما معامل الانضغاط الحجمي للألماس فيصل إلى 600 غيغاباسكال أو ما يعادل 6 × 1210 كيلوباسكال.
الخصائص الضوئية
تتميز الألماس بأنه له خواص متماثلة بصرياً بسبب تبلوره في الشبكة المكعبية. قيمة مؤشر الانكسار للألماس هي 2.417 عند طول موجة معين قدره 0.5893، وتزداد هذه القيمة مع زيادة درجة الحرارة.
بينما يبلغ مقدار انخفاض الانكسار 0.063، وتصل زاوية الانعكاس الكلي الداخلي للألماس إلى 2424 درجة.
ويتميز بعض الانواع من الألماس بعدم تماثل الخواص وذلك بسبب وجود اجهادات داخلية مرنة تنتج عن عدم التجانس في بنيتها الداخلية، وهذا يؤدي الى انكسار ضوء الآشعه الوارده بشكل متعدد.
تظهر تحت المجهر الاستقطابي أشكال تداخلية ضوئية على شكل صليب أسود مضاء بين فروعه.
يتميز معظم أنواع الألماس بالامتصاص الانتقائي لأجزاء من طيف الأشعة تحت الحمراء (بطول موجة 8-10 ميكرومتر) والأشعة فوق البنفسجية (بطول موجة أقل من 0.3 ميكرومتر)، ويشار إلى هذا النوع من الألماس بالنوع الأول.
بينما يعتبر النوع الثاني نادرًا وتم اكتشافه في عام 1933، ويتميز بعدم وجود خطوط امتصاص في نطاق الأمواج بطول 8-10 ميكرومتر وشفافية في نطاق الأمواج حتى 0.22 ميكرومتر.
هناك أنواع أخرى من النوع الثالث تظهر خليطًا من مؤشرات النوع الأول والنوع الثاني في أجزاء مختلفة.
يرتبط الخصائص الطيفية الأساسية للألماس بالتغيرات الطفيفة في بنيته الشبكية وكمية النيتروجين المتاحة فيه.
يصل عمق اختراق الجسيمات ألفا للألماس إلى 10 ميكرومتر، بينما يصل عمق اختراق الإلكترونات (بطاقة 1 ميغا إلكترون فولت) إلى 1 ملم. لذلك، يمكن استخدام الألماس في الحواسيب والحاسبات، وتُعد الحواسيب الألماسية ميزة فيمكن تشغيلها في درجة حرارة الغرفة لفترة طويلة مع نظام دائم ومستمر وفصل للأشعة الضيقة.
وهذا يزيد من أهمية استخدامها في الأبحاث والدراسات البيولوجية حيث تظهر خصائص ضوئية بارزة في العين المجردة أو تحت المجهر مثل الشفافية والتلوث والتألق والبريق والتألأة.
تتميز بلورات الألماس النقية والصافية بشفافية عالية، وتسمح بمرور الأشعة الضوئية دون حدوث امتصاص كبير. وبالتالي، تبدو الألماسة شفافة وخالية من اللون. ومع ذلك، فإن الأنواع المشوبة بشوارد صلبة أو سائلة أو غازية تمتص طيف الأشعة وتقلل من شفافيتها. ونتيجة لذلك، تظهر تلك البلورات بألوان مختلفة وتصبح غير شفافة بزيادة الشوائب الموجودة فيها.
تعتبر معظم جواهر الألماس شفافة وخالية من اللون أو بلون فاتح معين مثل الأزرق، وقد يحتوي الألماس على لمعات لونية بلون الأصفر أو البني أو الأخضر أو الوردي. ويعتبر الألماس الأحمر نادر جداً.
وفي صناعة المجوهرات، يتم استخدام الألماس الملون (مثل الألماس البني أو الأسود أو الرمادي)، كما يمكن أن يتغير لون الألماس عند تعرضه للجسيمات الألفا والبروتونات والنيوترونات والديترونات.
يجب الإشارة إلى أن تلوين الألماس يتبع نمط التلون الذاتي (idiochromatism) عندما تشمل بلوراته مواد ملونة، بينما يتبع نمط التلون الدخيل (allochromatism) عندما يكون مشوبًا بمواد صلبة أو سائلة أو غازية.
البريق هو صفة تعود للألماس، وهو يشير إلى التألق واللمعان الذي يتمتع به. يعود هذا البريق الشديد إلى قدرة بلورات الألماس على عكس كمية كبيرة من الأشعة التي تصل إليها.
تتجلى هذه القدرة في المستويات الشبكية للألماس المنبثقة من جميع جوانبه ووجوهه الخارجية، مما يعطي له بريقًا لافتًا للنظر. وهذا ما يميز الألماس الجوهري عن غيره من الأحجار الكريمة.
التوهج: يشيع تسمية الألماس بصفة التوهج الناري، نظرًا لقدرته على تفتيت الضوء الأبيض أو تحليله إلى الألوان المختلفة: الأحمر والأخضر والأزرق والبنفسجي، وهذا ما يجعله يتميز بمظهر مشتعل وناري.
التلألؤ: تمتاز معظم أنواع الألماس بخاصية التلألؤ الضوئي، حيث ينبعث منها ضوء أخضر أو أزرق عند تعرض بلوراتها للأشعة فوق البنفسجية، أشعة الرنتغن، الإلكترونات، أشعة الألفا أو النيوترونات، وتتلاشى هذه الخاصية عند انتهاء تأثير العوامل الخارجية.
يجب أن نذكر أن تعرض الألماس للإشعاع النيوتروني يضعف استقراره ويقلل من كثافته ويضعف هيكله ويؤثر سلبًا على جودته.
أنواع الألماس وأوزانه
تمكنا من تمييز هذه الأنواع وفقًا لأشكال وجود الألماس في الطبيعة داخل صخوره الأصلية.
البريليانت brilliant
يتواجد في شكل بلورات كبيرة صافية، وتكون أشكالها منتظمة.
البورت bort
وتظهر بفاعلية كجمعيات كروية، أو تستطيع أن تصادف كبلورات صغيرة غير منتظمة في الشكل.
الكاربونادو carbonado
يتم ملاحظة وجود جسيمات صغيرة تشبه البلورات بلون أسود وليست شفافة تحتوي على مواد صلبة وسائلة. تكون هذه الجسيمات عادة بلورات تجمعات غير منتظمة أو كروية هشة أو متماسكة.
البالاس ballas
وتتواجد على شكل مجموعات كروية يتخللها بلورات بأحجام متفاوتة وفق نظام شعاعي.
تتباين أوزان حبيبات الماس بين البلورات الدقيقة والبلورات الكبيرة التي يمكن أن تصل وزنها إلى مئات أو آلاف القيراطات، أما وزن الحبيبات الماس التي يتم استخراجها فهو ما بين 0.1 إلى 1 قيراط في المتوسط، أما البلورات الكبيرة التي يصل وزنها إلى 100 قيراط أو أكثر فهي نادرة.
البلدان المنتجة للألماس
جمهورية الهند
جمهورية البرازيل
جمهورية روسية الاتحادية
ألماسات أخرى شهيرة منها
ألماسة الأمل الزرقاء التي تبلغ وزنها 44.5 قيراط، موجودة في معهد سميث في واشنطن العاصمة. تم تقطيعها من قطعة ألماس أصلية تزن 68 قيراط.
ألماسة العرش متميزة بوزنها البالغ 140.5 قيراط وتُستخدم لتزيين مقبض سيف نابليون.
ألماسة جبال ليون هي واحدة من أضخم الألماسات المحفوظة حتى الآن ولا تزال بحالة جيدة.