كيف يصنع الألماس الصناعي وكيف يمكن التفريق بينه وبين الطبيعي؟

انتشر الألماس الصناعي في الخمسين عامًا السابقين وشرعت محلات المجوهرات تعرضه على رفوفها، وبدأت النساء تنتبه له وتضعه في عين الاعتبار وتختار بينه وبين المجوهرات الأخرى. الألماس عموما من المجوهرات المميزة للغاية، وهو أرقى الأحجار الكريمة، يخطف الأنظار دومًا ويضفي لمسة من الجمال والتفرد على من يرتديه. ومؤخرا تمكن العلماء من العثور على بعض الطرق التي تؤهلنا للحصول على الألماس الصناعي مما شكّل ثورة في الصناعة والعلوم، وحاز على انتباه فئة كبيرة من الجماهير.

لفترة كبيرة، كان استخراج الألماس الطبيعي من المناجم يحدث على أرواح الأطفال والعبيد، في ظروف غير آدمية، وقد اعترض الكثيرون على هذا الأمر وشكل قضية كبيرة بات يتكلم عنها العالم كله، وتناولتها عدة أفلام سينمائية ووثائقية، حتى إن حملات التوقف عن شراء الألماس قد أقيمت واستجاب البعض لها. ولهذا يرى البعض أن الألماس الصناعي هو الحل الأفضل الذي يمنع الاستعباد وعمل السخرة.

يتكون الألماس طبيعيا بثلاث طرق، إما في وشاح الأرض، وإما نتيجة اصطدام الكويكبات بكوكب الأرض، وإما في الفضاء، أما صناعيا فهناك عدة طرق سنستعرضها لاحقا.

خصائص الألماس

يتكون الألماس كيميائيًا من ذرات الكربون الحرة التي تترتب في مكعب بللوري، وأكثر ما يميز الألماس هو صلادته الشديدة، فهو أكثر المعادن صلابة، وشديد اللمعان ويشتت الضوء، مما يمنحه شكلا رائعا وجذابا، وتلك الخصائص تجعله مناسبًا لتزيين الحلى وصناعة المجوهرات، وكذلك يستخدم في الثقب والقطع في الصناعة. ويتمتع أيضا بخصائص فيزيائية تجعله مادة مثيرة لانتباه العلماء، حيث يعرف في المجتمع العلمي بأنه المادة الهندسية المطلقة، ومن تلك الصفات: يعد الألماس أعلى المواد الناقلة للحرارة في درجة حرارة الغرفة، وشفاف في عدة مجالات من الأطوال الموجية الضوئية المختلفة بداية من الأشعة فوق البنفسجية حتى الأشعة تحت الحمراء، وكذلك هو أقل المواد القابلة للانضغاط وعازل جيد للتيار الكهربي، وخامل كيميائيًا. تلك الخصائص تؤهل الألماس للاستخدام الواسع في البحث والصناعة، حيث يمكن استغلاله في الأجهزة الإلكترونية البصرية والكثير من الأجهزة الأخرى وليس حكرا فقط على صناعة المجوهرات.

إلا أن الصناعيين يواجهون مشكلة صعبة، وهي سعر الألماس الباهظ وكميته المحدودة، إذن فما الحل؟ اقترح بعض العلماء محاكاة عملية تكون الألماس الطبيعي في وشاح الأرض حتى يتمكنوا من تكوين الألماس الصناعي.

ما هو الألماس الصناعي ؟

يعرف الألماس الصناعي بالألماس المزروع، وهو بديل صناعي من إنتاج الإنسان للألماس الطبيعي. له أنواع مختلفة تبعا لطريقة إنتاجه، فمنه: ألماس ارتفاع الضغط، وألماس الترسيب الكيميائي. ينتشر الألماس الصناعي في الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا والسويد. وقد صُنع الألماس الصناعي لأول مرة عام 1953م أي يمكن اعتباره صناعة حديثة ما زالت في طور التجريب والتطوير. لا يمكن التفريق بين الألماس الصناعي والطبيعي بمجرد النظر، وذلك لاتفاقهما في التركيب الكيميائي وكثير من الصفات الفيزيائية، ومع ذلك يظل الألماس الطبيعي أكثر سحرًا، فهو يمثل رحلة ذرة الكربون على مدى حياتها، وكأنه جنين ولدته الأرض، فيظل الطفل المولود أكثر قبولا من الإنسان الصناعي حتى وإن اتفقا في عدة صفات.

الفرق بين الألماس الصناعي والطبيعي

عند النظر إلى قطعتي ألماس إحداهما طبيعية والأخرى صناعية، فلن تتمكن من التفريق بينهما، فالفرق الوحيد بين الألماس الصناعي والطبيعي هو أصل كل منهما، الألماس الطبيعي مصدره باطن الأرض بينما الصناعي مصدره المعمل، إلا أنه من الممكن أن تجري عدة اختبارات معروفة لتبين الفرق بينهما.

اختبار التنفس

عند التنفس بالقرب من قطعة الألماس، لاحظ تكوّن بخار الماء عليها، فإن ظهر بخار الماء وعلق قليلا على قطعة الألماس، دل ذلك على أنها من الألماس الصناعي وذلك لأن الألماس الطبيعي لا يتحمل الحرارة ويطردها في الحال، كما يحافظ على شفافيته دومًا، لذلك فإنه يتخلص من بخار الماء الصادر عن التنفس فلا يعلق عليه.

اختبار العدسة

يعتمد اختبار العدسة على فحص الشوائب في قطعة الألماس، لذلك عند النظر إليها بواسطة عدسة مكبرة، لاحظ ظهور قطع كربونية أو خطوط بيضاء رفيعة أو أي شكل آخر من أشكال الشوائب، فإن رأيت تلك الشوائب بالفعل، دل ذلك على أن تلك قطعة من الألماس الصناعي.

اختبار الطفو حيث يطفو الألماس الصناعي

قد يكون هو أسهل الاختبارات وأكثرها فعالية للتمييز بين الألماس الصناعي والطبيعي، ويجرى عن طريق وضع قطعة الألماس في كوب من الماء، حيث يطفو الألماس الصناعي بينما يظل الألماس الطبيعي في القاع.

اختبار القراءة

فكرة الاختبار هي محاولة القراءة عند النظر خلال الألماس، إذا تمكنت من القراءة كان الألماس صناعيا، أما إن منعتك الرؤية غير الواضحة من القراءة فإن الألماس طبيعيا؛ وذلك لأن الألماس الطبيعي يسمح بانكسار الضوء على عكس الآخر الصناعي.

اختبار الخدش الألماس الصناعي أكثر قابلية للخدش

كما أوضحنا سابقا، فإن الألماس الطبيعي هو أصلب المعادن وبالتالي لا يمكن خدشه إلا بألماس آخر، لذلك يمكن تجربة خدش أي قطعة حادة مع قطعة الألماس، إن نتج خدش بالفعل فيكون هذا هو الألماس الصناعي، وإن لم تخدش القطعة فيعني هذا أنها من الألماس الطبيعي.

سعر الألماس الصناعي

يعد الألماس الصناعي أرخص من من الألماس الطبيعي، حيث يتراوح سعر القيراط من الألماس الصناعي بين 5600 دولار إلى 10000 دولار، ويختلف سعره وفقا لعدة مقومات، وهي نفس المقومات التي يعتمد عليها سعر الألماس الطبيعي، وهي: القيراط، اللون، النقاء، القطع.

الزركونيوم

الزركون وهو حجر كريم يلقب بألماس الفقراء، كما أنه أكثر أصالة من الذهب. يستخدم الزركوينوم في الحلى ويدخل في صناعة الألماس الصناعي. ينتمي الزركون إلى مجموعة النيزموسليكات، أما اسمه الكيميائي فهو سليكات الزركونيوم، وبه نسبة من العناصر المشعة مثل اليورانيوم والثوريوم، وهو ذو شكل بللوري رباعي، ويتدرج لونه من الشفاف إلى الأصفر الذهبي والأحمر والبني والأخضر. تمثل العينات الشفافة بديلا عن الألماس، ويتميز بانتشاره ووجوده في كل صخور القشرة الأرضية، أي الصخور الرسوبية والنارية والمتحولة. يوجد الزركون على شواطئ البرازيل وخصوصًا الرمال سوداء اللون، وكذلك يمكن العثور عليه في جزيرة سيريلانكا على الشواطئ النهرية مخلوطا بالذهب والحصى في مانورا، ويوجد أيضا بحجم كبير في مدغشقر، وأنواعه العادية تتواجد مختلطة برمال شواطئ البحر والنهر في مصر تحديدا في دمياط ورشيد، وكذلك في ولاية فلوريدا في الولايات المتحدة الأمريكية.

اكتشف حجر الزركون للمرة الأولى في سيريلانكا عام 1789م على يد العالم كالابروت أحد العلماء الألمان، ولم يكن استخدامه منتشرا حتى نهاية ثلاثينيات القرن العشرين وحظي بسمعة لا يضاهيها إلا سمعة الألماس، وانتشر منه اللون الأزرق والشفاف، ويطلق على الزركون الشفاف اسم ألماس مانورا.

الألماس الصناعي السويسري

إلى أي مدى قد يصل جنون العلماء؟ يبدو أن العلماء لا حد لهم، وأنهم سيواصلون تحقيق أفكارهم حتى إن وصل الأمر بهم إلى استغلال الموتى. تتخذ شركة ألجوندزا السويسرية أسلوبًا فريدًا وغريبًا للاحتفاظ بذكرى الموتى، وذلك عن طريق استغلال رماد الموتى في تكوين الألماس الصناعي حتى يتمكن أحباؤهم من اصطحاب ما يذكرهم دائما بمن فقدوهم. يقوم المصنعون بوضع محلول كيميائي على الرماد الباقي من حرق أجساد الموتى، يعمل هذا المحلول على استخلاص الكربون من الرماد، ويحتوي الجسم البشري على 18% من الكربون، يتبقى منها 2% بعد الحرق، وبعدها يُسخن الكربون حتى يتحول إلى مادة الجرافيت والتي تتكون أيضا من الكربون في شكل سداسي بللوري، ويتم تسخين الجرافيت على درجة حرارة 2700 درجة سليزية. ويتراوح لون الألماس الصناعي الناتج بين الأبيض إلى الأزرق الداكن، وذلك تبعا لكمية البورون الموجودة في رماد الميت. يعد سعر الألماس المصنوع من رماد الموتى مثل سعر الألماس الصناعي الآخر، حيث يبدأ بسعر 4474 دولار ويستغرق بضعة أشهر لإنتاجه، ولا يقتصر الرماد المستخدم في الألماس الصناعي على رماد البشر فقط، إنما يلجأ بعض الناس إلى حرق حيواناتهم الأليفة بعد موتهم، واستخدام رمادهم في صناعة الألماس لتخليد ذكراهم. ولا تحتكر شركة ألجودانزا السويسرية صناعة الألماس من رماد الموتى، فتوجد شركة لايف جيم في شيكاغو، تقوم بنفس العملية وتنتج حوالي من 700 إلى 1000 ألماسة في السنة، من ضمنهم 20% من رماد الكلاب، ويبلغ سعر الألماس المصنوع من هذا الرماد الصادر عن شركة ليف جيم ما يتراوح من 2500 إلى 25 دولار تبعا لحجم ولون الألماس.

كيفية صنع الألماس من الفحم ؟

يتكون الألماس طبيعيا من احتراق الكربون تحت درجات عالية من الحرارة والضغط على بعد 120 إلى 200 كم تحت سطح الأرض في حين أن الكثيرون من عامة الناس يعتقدون أن الألماس يتكون من الفحم، فتنتشر شائعة أن الألماس تكون نتيجة تعرض الفحم إلى درجات حرارة عالية وضغط شديد، إلا أن هذا الاعتقاد قد كذبه العلماء بالأدلة المنطقية، حيث أن الفحم تكوّن في باطن الأرض بعد تكوّن الألماس وليس العكس، كما أن الألماس ينتج عن صخور نارية وليست رسوبية كالفحم، لكن ما ساعد تلك الشائعة على الانتشار هو أن الفحم والألماس يتكونان من الكربون، ولمثل هذا السبب اهتدى العلماء إلى صناعة الألماس من الفحم، فإن كانت صناعته من رماد الموتى ممكنًا، وهو الذي يحتوي على 2% فقط من الكربون، إذن ليس غريبًا أن يصنع من الفحم الذي يحتوي على 75% من الكربون، وقبل تطبيق أي تقنية على الفحم، يجب التخلص من شوائبه مثل كبريتيد الحديديك وكلوريد الصوديوم وكبريتات الهيدروجين، وكذلك تجرى الاختبارات لمحاولة تطبيق علم النانوتكنولوجي والذي يهدف أساسا إلى تغيير خواص المادة بالشكل الذي يؤدي إلى تحولها إلى مادة أخرى.

صناعة الألماس من الجرافيت

يوجد الكربون في ثلاث صور في الطبيعة، الفحم والجرافيت والألماس، تختلف نسبة الكربون في كل مادة منها وتوزيعه في الفراغ، فأراد العلماء أن يتحكموا في الشكل الهيكلي لذرات الكربون حتى تتحول صوره من وإلى بعضها البعض، وبالفعل تمكن العلماء من صناعة الألماس من الجرافيت تحت تأثير الضغط، حيث يحتاج إلى 10 جيجا باسكال من الضغط، وحرارة تفوق 4000 كلفن وبهذا يتحول الجرافيت إلى ألماس.

الهيدروجين في صناعة الألماس

وقد اكتشف بعض العلماء طريقة لصناعة الألماس بواسطة تطبيق الهيدروجين على البلاتين، ولا تحتاج تلك الطريقة إلى ضغط مرتفع، مما يسهل عملية تكون الألماس الصناعي. اكتشفت تلك الطريقة بمحض الصدفة، حيث كان العلماء يحاولون الوصول إلى طريقة لاستخدام الجرافين في الترانزيستور، فأضافوا طبقات الجرافين إلى ركيزة من البلاتين وبعدها عرّضوا الطبقات العليا من الجرافين إلى هيدروجين، فبدأت سلسلة من التفاعلات بالحدوث نتج عنها استبدال كل طبقات الجرافين بطبقات من الألماس وكان ذلك نتيجة إدخال الهيدروجين الذي يكون روابط كيميائية بين البلاتين والجرافين، وتعمل تلك الروابط على استقرار طبقات الألماس.

ترسيب البخار الكيميائي

يتكون الألماس الصناعي بواسطة تقنية أخرى غير الضغط، وهي تقنية ترسيب البخار الكيميائي، ويتم خلال تلك العملية إضافة ذرات الكربون من خلال ترسيب الغازات على إحدى القوالب، وقد استخدم الباحثون في البداية قالب من الألماس الطبيعي وبعدها تطورت القوالب والغازات المستخدمة في هذه العملية للوصول إلى أفضل النتائج بأفضل سعر، وكذلك يمكن ترسيب أبخرة المحاليل ومن أكثرها استخداما: بخار كحول الميثيل وبخار كحول الإيثيل وبخار الأسيتون وهي أبخرة للمحاليل عضوية والتي تتكون بشكل رئيسي من الكربون والهيدروجين والأكسجين.

صناعة الألماس من التيكيلا

تكون لدى العلماء قناعة تامة بإمكانية تصنيع الألماس من أي مصدر للكربون عن طريق الترسيب الكيميائي، ويعد تكوين الألماس الصناعي من التيكيلا استكمالا لشغف العلماء وجنونهم حتى أن هناك باحثون مكسيكيون أجروا بحثا باستخدام المشروب الكحولي الذي يعرف بالتيكيلا في صناعة طبقة من الألماس باستعمال قالب من السيليكون والستانلس ستيل كي يترسب الكربون من أبخرة محلول التيكيلا الذي يحتوي على نسبة من الأكسجين والهيدروجين والكربون تسمح بصناعة الألماس دون أن تؤثر باقي مكونات التيكيلا على الصناعة، وتعد تلك الطريقة هي أرخص الطرق ثمنا. ولا يتوقف جنون العلم عند هذا الحد، فقد استطاع العلماء أيضا الحصول على الألماس من غاز ثاني أكسيد الكربون وحده بعد تعريضه لدرجة معينة من الحرارة والضغط، ومن زبدة الفول السوداني أيضًا، إلا أن تلك الطريقة تواجه مشكلة الوقت الطويل وخروج غاز الهيدروجين بعد أن يتكون الألماس.

أكبر قطعة ألماس صناعي

تمكن بعض العلماء الألمان بعد 26 عاما من التجارب بصناعة أكبر قطعة ألماس تزن 155 قيراطا وقطرها 2.90 ملم وذلك أيضًا بواسطة نوع معين من الترسيب الكيميائي وبضغط يمثل عشر الضغط الجوي. وبذلك تمكن الإنسان من صنع قطعة ألماس تفوق أكبر قطعة ألماس طبيعية عرفها الإنسان، وهي ماسة كولينن في صولجان ملكة بريطانيا.

قد يظن البعض أن تطور الألماس الصناعي وسهولة تكوينه يومًا عن يوم، قد يجعله يتفوق على الألماس الطبيعي ويتربع على عرش الأحجار الكريمة، إلا أن بائعي المجهورات يرون أن هذا أمر مستبعد وأن العلماء مازال أمامهم الكثير حتى يصنعون ألماس يفوق الألماس الطبيعي ويسحر النساء مثله، أما على صعيد آخر، فقد يكون العلماء غير مهتمين بتصنيع الألماس لضمه إلى قائمة المجوهرات أصلا، حيث يرى الباحثون أن الألماس الصناعي نشأ في الأصل بهدف استخدامه في التطبيقات الصناعية مثل استخدامه للحصول على الطاقة وبديل عن المواد المستخدمة في الصناعات البصرية والإلكترونية، وفي المشتتات الحرارية وتستخدم تلك الألماسة الصناعية الكبيرة للقياس في مختبر المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية.

نسبة الألماس في العالم

على الرغم من محاولة استبدال الألماس الطبيعي بالصناعي، فمازال إنتاج الألماس الطبيعي أكثر من الصناعي، حيث تشير إحدى الدراسات التي نشرت عام 2014م، إلى أن مختبرات الألماس أنتجت 360 ألف قيراط من الألماس الصناعي، بينما طبيعيا نتج 146 مليون قيراط، لا تفاجأ، فهذه الأرقام تعد صغيرة مقارنة بما يتوقعه العلماء، فيرون أن الألماس الصناعي سيصل إنتاجه إلى 20 مليون دولار بحلول عام 2026م، مما يعني حدوث انتفاضة في مجال صناعة الألماس.

صار الألماس الصناعي من أهم المواد في العالم، ويحافظ بشكل غير مباشر على مصادر الألماس الطبيعي، ويقوم بدوره. وقد يعاني البعض من الإحباط أو الشعور بقلة الشأن لعجزهم عن شراء الألماس الصناعي أو الطبيعي نظرا لأسعارهم الباهظة، لكن هذا تفكير غير موفق، فعلى الأقل يوجد بداخلك العنصر الذي يكون الألماس، مما يعني أنك أيضا مميزا وفريدا وتحمل الكون داخلك، لذلك فلا بأس، أنت أيضا مصدرا للألماس.