علوم الفلك والأرض

ما هو سر قوة حجر الماس




ما هو سر قوة حجر الماس

يا ترى ما سر قوة حجر الماس ؟ نحن طوال عمرنا نعرف أن الذهب والفضة والماس يتم استخدامهم في صناعة الحلي والمجوهرات .

لكن ما الدافع الذي يجعل الجنود في الحروب يلبسون مادة نفسية كالماس اعتقاداً منهم أنها تضمن لهم النصر في الحروب .

هل ندرة الماس وقيمته العالية جعلتهم يعتقدون أمراً كهذا ؟ أم أن هناك سر آخر وراء قوة الماس ؟

اكتشاف أكبر حجر الماس

سنة 1867 إريساموس جاكوبس شاب بعمر 15 عاماً كان يلعب بجانب مزرعتهم في جنوب أفريقيا وعلى حد النهر الذي يمر بقرب البيت .

وجد صخرة صغيرة شفافة فأخذها إلى أبيه ، فلم يعرف ماهيتها فاتخذ أغبى قرار في حياته حيث باعها إلى جاره المزارع بمبلغ قليل .

فعرضها المزارع على رجل متخصص في الأحجار ، فأخبره أنها صخرة من الماس وأنها بقيمة 21.24 قيراط .

وهنا بدأت القصة ، فالحجر الذي تم اكتشافه سمي فيما بعد Eureka Diamond وتعتبر أول ماسة حقيقية اكتشفت في القرن الثامن عشر في جنوب أفريقيا .

وهذا لا يعني أنهم قبل تلك الصخرة لم يعرفوا الماس فقبلها في القرن الثامن عشر تم اكتشاف بعض رواسب الماس في البرازيل و أستراليا و روسيا بكميات ضئيلة جداً .

كيف يتشكل حجر الماس

في بعض الثوابت المعروفة التي لا نختلف عليها وهي أن الفحم والبترول وثاني أوكسيد الكربون أصلهم واحد وهو ذرة الكربون التي حيرت العلماء.

فهل تعلم أن ذرة الكربون هي أساس لكثير من العلوم كعلم الكيمياء العضوية والكيمياء الصيدلانية ؟

فبمجرد أن تفتح أحد كتب هاذين النوعين من الكيمياء كأنك فتحت أمامك بوابة من ذرات الكربون ومركباته التي بلا نهاية .

وبدون مبالغة يمكننا القول أن الكربون من أهم العناصر في الطبيعة وتستحق أن تحير العلماء ، وبديهياً عندما تحرق أي شيء يحوي الكربون سينتج منه غبار ورماد أسود .

الهدف من هذا الحديث ببساطة أن الماس أصله أيضاً كربون ، ونسبة الكربون فيه ليست بسيطة بل حوالي 99.99% .

لكن كيف يتكون الماس من الكربون ؟ وهل الماس مثل الفحم ؟ وكيف الفحم الذي يحرق اليد و يلوث البيئة وسعره رخيص يتكون من ذات المادة التي يتكون منها الماس ؟

صفات حجر الماس

الماس يعتبر أقسى معدن موجود على وجه الأرض فصلابته ومقاومته للخدش والكسر من أعلى الدرجات التي يمكن تخيلها .

وهذا يثبته moses Hardness Scale الذي هو مخصص لقياس صلابة المعادن ، والماس في مؤخرة القائمة بالمرتبة العاشرة وهذا يدل على قساوته وتحمله للظروف البيئية كلها .

والفرق بين الكربون الموجود في الماس والكربون الموجود في الفحم سببهما أمران :

تركيب الذرات

عند تجمع الذرات وتشكيلها معاً تكون كل مادة منهم على حدة .

ظروف التشكل

طروف التي تتشكل بها كل مادة منهما .

كلنا نعلم أن المادة بشكل عام يمكن أن تكون صلبة أو سائلة أو غازية ، فلما نتحدث عن الحالة الصلبة نجد أنها تأخذ شكلين أساسيين من حيث تركيب وتشكيل الذرات المكونة لها .

الحالة الأولى

عندما تكون الذرات مرتبة بشكل منتظم ودوري ومرتبطة مع بعضها بحيث تكون شكل هندسي معين .

والشكل النهائي الذي ينتج عن ذلك نسميه بلورة أو كريستالة .

والأشكال الهندسية تكون بسبع أشكال مختلفة عن بعضها أيضاً ، والسبع أنواع يشكلون حالة النظام البلوري Crystal System .

فعندما تتجمع الذرات معاً عند كل رأس من رؤوس الأشكال الهندسية سنجد أن كل شكل هندسي سيعطينا مادة مختلفة .

الحالة الثانية

يكون ترتيب الذرات بشكل عشوائي بدون شكل أو نظام معين يظهر به ، وهذا الترتيب للذرات في أغلب المواد العضوية مثل البلاستيك .

نسمي هذه الحالة Amorphous Solid أي بلا شكل أو نظام معين .

لكن على الجانب الآخر هناك مواد عضوية أخرى تكون بشكل مسدس Hexagonal بشكل كريستالة أو بلورة مثل الغرافيت .

وفي هذه الحالة ذرات الكربون تكون مرصوصة على رؤوس الشكل الهندسي فقط . وليست مرصوصة على بقية الأوجه مثل الماس .

و الغرافيت هو معدن مكون من الكربون الخالص ومصدر أساسي للكربون ومتوفر بشكل كبير جداً في الطبيعة .

والفرق بين كربون الماس والكربون العادي هو في سر الماس أي البنية البلورية التي تكلمنا عنها .

فذرات الكربون داخل الماس ترتبط فيما بينها لتكون شكلاًص هندسياً ثماني السطح على شكل مكعب Cube.

وذرات الكربون ليست مجمعة على رؤوس المكعب فقط بل تكون موجودة ومرصوصة على كل وجه من أوجه المكعب الثمانية .

فالتركيبة المعقدة والكثيفة للماس تعطيه شكلاً لامعاً براقاً يخطف الأبصار ، وهذا لأنه يسمح للضوء الأبيض القادم من الشمس باختراقه دون أي تشتت .

وهذا ببساطة هو الفرق بينه وبين الفحم الذي ترتيب الذرات داخله ليس بالشكل الهندسي المعقد المتناسق الموجود في الماس بل بشكل عشوائي .

ما الذي يجعل الكربون يأخذ شكل مكعب هناك ولا يأخذ أي شكل آخر ؟

الأمر يحدث بسبب الظروف التي تشكل فيها الماس ، فلو نظرنا إلى الكربون الموجود تحت سطح الأرض بحوالي 200 كيلومتر سنجد أنه يتعرض لضغط ودرجات حرارة من أعلى ما يكون .

لأن درجة الحرارة في أعماق الأرض يمكن أن تصل من 900 إلى 1300 درجة مئوية . والضغط يمكن أن يصل إلى حوالي 45 كيلو بور .

فالطبيعي أن هذه العوامل تؤثر بشكل أو بآخر على ترتيب وتشكيل ذرات الكربون تحت الأرض لكن الفرق أن ترتيب الذرات بشكل منظم أعطانا الماس .

ومعنى ذلك أن تشكيل الماس يعود إلى ملايين السنين .

فهل كي نجد الماس يجب علينا أن نحفر عميقاً في الأرض ؟ وهذا ما يناقض قصة الولد الذي وجد الماس على طرف النهر .

كيف يستخرج الماس

كيف يمكن للماس الذي في أعماق الأرض خرج إلى السطح حتى وجده الإنسان بالصدفة ؟

الماس كي يخرج من باطن الأرض يحتاج إلى بركان فالحمم البركانية المفروض أنها تتكون في باطن الأرض وعند الانفجار تحمل معها كل الماس في العمق .

فالبركان يلفظ إلى السطح كميات الماس مع الحمم ، وعند خروجه تبرد طبقة الصهارة البركانية الموجودة عليه بسرعة كبيرة جداً فيتكون نوع من أنواع الصخور البركانية تدعى Kimberlite .

والاسم يعود لمدينة Kimberly في أفريقيا التي تم اكتشاف فيها لأول وأشهر وأكبر ماسة في العالم التي هي ماسة كمبرلايت .

وهذا النوع من الصخور هو الذي يحمل الماسة داخله وهو من نفس نوع الصخور الذي نبحث عنه عندما ننقب عن الماس .

قطعة الماس الخامة نفيسة ونادرة جداً ولا تصل إلى شكلها النهائي كمجوهرات إلا بعد تمر بمرحلة تنقية وتعديل وتشكيل كثيرة جداً بما يسمى Diamond Mining .

خلال هذه العملية تنقى الحجرة من الشوائب ويؤخذ المعدن الخالص في شكله الخام .

الماس في الطبيعة في أغلب الحالات يكون على شكل حجر أسود .

كيف يحصلون على حجر الماس

المرحلة الأولى في البحث عن الماس هي التعدين ، وهذه المرحلة تبدا بالبحث عن منجم أو مصدر للماس . أي يبدأ البحث عنه بجانب بركان قديم غير نشط .

المرحلة الثانية بعد التأكد من وجود حجر الماس في البركان يضعون المتفجرات والديناميت بشكل منتظم في المكان لاستخراج أكبر كمية من الصخور التي تحوي الماس في وقت واحد .

المرحلة الثالثة يشحنون الصخور إلى المعامل ، وحينها يبدأون عملية التعدين والتنقية .

لكن المشكلة أن المتفجرات التي كسرت الصخور لقطع كبيرة فيبدأ المعمل بتصغيرها إلى قطع صغيرة لا تتعدى الواحدة منها 10 جرامات .

وبعد السحق والتكسير سيظل خليط مكون من ثلاث أشياء أحجار كريمة وماس وبعض الحجارة الصغيرة بلا قيمة .

وعندها يفصلوهم عن بعض باستخدام جهاز الأشعة السينية الذي سيفرز كل حجر فيخرجون القيمة ويرمون الذي بلا قيمة .

بعد ذلك يأتي دور إخراج كل ماسة من حجرها حيث توضع الأحجار في حمام كبريتي ساخن فيوب الحجر دون أن تتأثر الماسات .

وهنا أصبحت جاهزة للذهاب إلى الصائغ ينحتها ويضعها في الخواتم والقلائد .

أنواع الماس

هناك عدة أنواع أخرى من حجر الماس :

الماس الصناعي Industrial Diamond

وهذا يمكن إيجاده في الطبيعة لكن في نفس الوقت يصنع في المعمل . والماس الصناعي ليس لامعاً وبراقاً وشكله غير منتظم ولا يعتبر حجراً كريماً وليس فيه أي صفة من صفات الأحجار الكريمة .

والسبب أن الضغط والحرارة عاملان كبيران في تكوين الماس لكن هذين العاملين أحياناً لا يكونان مثاليين فيمكن لأي خلل أن يؤدي إلى تلف في تشكيل البلورة .

ويمكن أن تدخل بعض الشوائب في تكوين الماسة وتؤثر على شكلها النهائي .

وهذه العوامل مجتمعة تؤثر بشكل أو بآخر على البلور المتكون وتجعل شكله مختلف تماماً عن شكل الماس الحقيقي .

لكن كلاهما يشتركان في بعض الصفات كالصلابة والقوة الشديدة التي تجعلنا نستخدمهما في الصناعات مثل عجلات طحن وتقطيع المواد الصلبة أو في التلميع أو كقاشط لحك السطوح .

الماس الصناعي Carbonado

وهذا يستخدم في المناشير لتقطيع الصخور والمواد الصلبة وفي القواطع الزجاجية وفي اختبارات الصلابة .

مسحوق الماس

وهو المسمى تراب الماس وليس له أي استخدامات علمية ويعتبر بمثابة سم فعال بشكل كبير جداً.

كل هذه الأمثلة تتكون من أمر واحد وهو ذرة الكربون التي بمجرد اختلاف ترتيبها تحول الفحم إلى مادة من أغلى المواد في العالم تحول إلى ماس .

المصادر

قناة فارمستان

Industrial diamond | mineral

synthetic diamond | Definition, Techniques, & Facts

Diamond | gemstone

David Diamond

How diamonds are formed

Diamond: A gem mineral with properties for industrial use


جميع الحقوق محفوظة لموقع ماكتيوبس للنشر والتوثيق 2020 / MakTubes.com

ماكتيوبس

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى