Драгоценные камни

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный педагогический университет»

Факультет начального, дошкольного и специального образования

Кафедра предметных технологий начального и  дошкольного образования

 

 

 

 

Драгоценные камни

Реферат

по дисциплине «Естествознание»

 

 

 

 

                                                                                                   Выполнил: студент

                                                                                                   123.1 группы

                                                                                                   Ефремова Наталья Игоревна                                                                                                                                                                                                                                  

                                                                                                _______________________

(подпись)

 

                                                                                                  Научный руководитель:

                                                                                                 Матвеева Наталья Владимировна

                                                                                               

                                                                  

Оценка  ________________

 

«17»   декабря  2013г.

 

_______________________

(подпись)

                                                             Омск, 2013

Содержание

1.Введение          3

2. Алмаз          4

2.1 Физико-механические свойства     4

2.2 Структура        5

2.3 Добыча и месторождения      5

2.4 Применение        5

3. Рубин          6

3.1 Месторождения       6

3.2 История        6

3.3 Применение        6

4. Сапфир          7

4.1 Свойства и разновидности     7

4.2 Месторождения       7

4.3 Применение        8

5. Кварц          9

5.1 Морфология        9

5.2 Свойства        9

5.3 Применение        10

6. Топаз          10

6.1 Происхождение       10

6.2 Формы нахождения       10

6.3 Месторождения       11

6.4 Свойства        12

7. Горный хрусталь        13

7.1 Разновидности       13

7.2 Месторождения, происхождение    13

7.3 Значение и применение      14

8. Список литературы        15

2

1. Введение

 

Казалось бы, чем один камни отличаются от других? Почему же одни считаются драгоценными, а  другие не стоят ни гроша? Хотя и  среди так называемых «недрагоценных»  камней порой встречаются такие  экземпляры, которые не уступают по красоте ни рубинам, ни алмазам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3    

2. Алмаз

 

2.1 Физико-механические свойства

 

Главные отличительные черты  алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (но в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К), большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. 

Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь, в конечном счёте, в углекислый газ.

Одним из важных свойств  алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентген люминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы. [1]

 

 

      4

2.2 Структура

 

Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре  алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших  атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость  алмаза. [3]

 

2.3 Добыча и месторождения

 

Промышленные месторождения  алмазов связаны с кимберлитовым  и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в 2011 году составила 123,99 млн. карат (средняя стоимость карата около 115$). [3]

 

Применение

 

Огранённый алмаз (бриллиант) уже многие десятилетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В то время как цена других драгоценных камней определяется модой и постоянно меняется, алмаз остаётся островком стабильности на бурном рынке драгоценностей. В значительной степени такое устойчивое положение алмаза обусловлено высокой монополизацией этого рынка.

Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. [3]

 

 

5

3. Рубин

 

Рубин  — минерал, разновидность корунда, относится к классу окислов, тригональная сингония. [2]

 

3.1 Месторождения

 

Кроме Антарктиды, встречается на всех континентах. Ценятся в основном азиатские рубины. Главными странами-экспортёрами рубинов являются Мьянма, Таиланд и Шри-Ланка. Пользуются спросом также рубины из Восточной Африки, из таких стран, как Кения и Танзания. С древнейших времён добывается на Памире. [1]

 

3.2 История

 

Предполагается, что рубины добывались уже в бронзовом веке в Бирме. 2000 лет назад рубины ценились и в Индии и использовались в качестве талисманов. Знали рубины также греки и римляне.

В 1800 году в Европе открыли родственность рубина к сапфиру. В 1835 был открыт способ получения искусственных рубинов. Темный рубин назывался гранатовым рубином. [1]

 

3.3 Применение

 

В устройстве лазера применяются синтетические рубины. Драгоценный камень I категории, используется в дорогих ювелирных изделиях. Синтетические корунды под названием «рубин» применяются в ювелирной промышленности для вставок в недорогие изделия и в качестве «камней» в часовых механизмах. [1]

6

4. Сапфир

 

Сапфир — одна из разновидностей минерала корунда, драгоценные камни разных оттенков. В минералогии сапфирами называются корунды синего цвета, в ювелирной промышленности — корунды всех цветов кроме красного (рубин). [2]

 

4.1 Свойства и разновидности

 

Сапфир характеризуется  высокой твёрдостью и сильным блеском. Коэффициент преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Сапфиры имеют очень богатую цветовую гамму. Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа. Кроме камней привычного для нас синего цвета, встречаются ювелирного качества экземпляры корунда оранжевого, розово-оранжевого, жёлтого, зелёного и розового цветов (т. н. «фантазийные сапфиры»), а также бесцветные (лейкосапфир). Высоко ценятся также «звёздчатые» разновидности сапфира с хорошо выраженным эффектом астеризма. Более всего ценится умеренной интенсивности васильково-синий бархатистый цвет. Слишком тёмноокрашенные сапфиры, в отличие от изумруда, ценятся меньше. Водяным сапфиром (устаревший термин) иногда называют сходный с ним по цвету минерал кордиерит. Звёздчатым сапфиром называют разновидность, обладающую свойством, именуемым астеризм. [3]

 

4.2 Месторождения

 

Наиболее известные месторождения сапфира приурочены к пегматитам или к россыпям, они находятся на территории следующих стран: Россия, Индия, США, Вьетнам, Австралия, Бирма, Таиланд, Мадагаскар, 

7

Шри-Ланка, Китай. В России нет крупных месторождений, в которых сапфир может добываться в промышленных масштабах. Его находки приурочены к проявлениям синего корунда, в которых встречаются, в том числе и прозрачные, пригодные к огранке камни. Стоит отметить проявления синего сапфира на Урале и на Кольском полуострове (Хибины). Уральские сапфиры, как правило, имеют сероватый оттенок. А Кольские сапфиры обладают своеобразным зеленоватым оттенком при глубокой васильково-синей окраске. [1]

 

4.3 Применение

 

Синие прозрачные сапфиры  используют в ювелирных изделиях в виде огранок. Звёздчатый сапфир обрабатывается обычно в виде кабошона.

Синтетические лейкосапфиры находят применение в качестве сырья  для изготовления офтальмологических скальпелей, хрусталиков глаза; для производства высокопрочных оптически прозрачных элементов (иллюминаторов в космических станциях, защитных стёкол оптических средств ракет и самолётов, защитных стёкол экранов в мобильных телефонах, часах и фотоаппаратах высшего ценового сегмента); как подложки в микросхемах; в стоматологии для изготовления эстетичных брекетов, в промышленности для изготовления сопел для гидроабразивных станков. В отличие от кварца, лейкосапфир не реагирует с парами щелочных металлов вплоть до самых высоких температур, поэтому из искусственного лейкосапфира массово изготавливаются горелки натриевых ламп высокого давления. Лейкосапфиры находят применение в различных областях лазерной техники. Синтетический сапфир, активированный ионами, используется в качестве активных элементов в титан-сапфировых лазерах. [3]

 

8

5. Кварц

 

Кварц — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре 12 %. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В общей сложности массовая доля кварца в земной коре более 60 %. [2]

 

5.1 Морфология

 

Относится к тригональной кристаллической системе, но гексагональной сингонии. Кристаллы — шестигранные призмы, с одного конца (реже с обоих) увенчанные шести- или трёхгранной пирамидальной головкой, сочетающей грани двух ромбоэдров. Часто по направлению к головке кристалл постепенно сужается. На гранях призмы характерна поперечная штриховка. Монокристаллы кварца могут иметь правую и левую формы.

В магматических и метаморфических горных породах кварц образует неправильные изометричные зёрна, сросшиеся с зёрнами других минералов, его кристаллами часто инкрустированы пустоты и миндалины в эффузивах.

В осадочных породах — конкреции, прожилки, секреции (жеоды), щётки мелких короткопризматических кристаллов на стенках пустот в известняках и др. Также обломки различной формы и размеров, (щебень), (галечники) галька, песок (алевриты). [1]

 

5.2 Свойства

 

В чистом виде кварц бесцветен  или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов

9

железа, придают ему самую  разнообразную окраску. Имеет много разновидностей, среди которых — почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу. Часто образует двойники. Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щелочей.

Температура плавления 1713—1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления затруднено, существуют различные данные). Диэлектрик и пьезоэлектрик. Относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть может быть главной составляющей стекла. Однокомпонентное кварцевое стекло из чистого оксида кремния получают плавлением горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка. Диоксид кремния обладает полиморфизмом. [1]

 

5.3 Применение

 

Кварц используется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах («кварцем» в техническом сленге иногда называют кварцевый резонатор — компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и чистый кварцевый песок). Также применяется в производстве кремнезёмистых огнеупоров и кварцевого стекла. Многие разновидности используются в ювелирном деле. [3]