786 Shares 957 views

Temperatura topnienia diamentu, właściwości fizyczne i struktura minerału

Jaka jest temperatura topnienia i temperatura wrzenia diamentu? Czy w stopie jest minerał w środowisku naturalnym? Będziemy szukał odpowiedzi na te i inne pytania w prezentowanym materiale.


Jak diamenty tworzą się w jelitach Ziemi?

Zdaniem naukowców diamenty mogłyby się pojawić podczas tworzenia się rdzenia tej planety wskutek olbrzymiego nacisku na stopioną magmę. Na powierzchnie ziemi skorupy, szlachetne kamienie wzrosły z powodu procesów gazowania w głębszych skałach. W wyniku tego powstały tak zwane rury diamentowe, które są pustkami w skalistej glebie z dużymi złożami mineralnymi.

Właściwości materiału

Zanim dowiemy się, jaka jest temperatura topnienia diamentu, spójrzmy na właściwości minerału:

  1. Diamenty mają najwyższy indeks twardości wśród wszystkich istniejących skamieniałości. Z tego powodu żaden materiał nie niszczy struktury diamentu ani nie zarysowuje jego powierzchni. On sam może uszkodzić dowolny obiekt fizyczny.
  2. Diamond jest wysoce skutecznym izolatorem. Jest odporny na działanie kwasów i innych korozyjnych środków chemicznych.
  3. Diament ma najwyższą przewodność cieplną wśród wszystkich stałych minerałów. Możesz trzymać cenny kamień tyle, ile chcesz w dłoni. Jednocześnie jego temperatura pozostanie niezmieniona.
  4. Diament ma unikalną luminescencję. Promienie świetlne jakiegokolwiek pochodzenia podczas przechodzenia przez minerały sprawiają, że świecą jaśnieją i migotają wszystkimi kolorami tęczy.

Struktura

W rzeczywistości diament składa się z atomów węgla. Jednak każdy z nich znajduje się w centralnej części czworościanu – wielościanu, który jest utworzony z czterech płaszczyzn trójkąta. Zapewnia to bardzo silne wiązanie atomów. To wyjaśnia najwyższą twardość, a także imponującą temperaturę topnienia diamentu.

Warunki topienia diamentów

W 2010 r., Podczas eksperymentów fizycznych na Uniwersytecie Kalifornijskim, zlokalizowanych w Berkeley, określono wpływ temperatury na diament, który prowadzi do jego topnienia. Naukowcy ustalili, że przekształcenie materiału w postać cieczy w normalnych warunkach jest niemożliwe, niezależnie od poziomu ogrzewania. Aby osiągnąć ten cel, możliwe jest tylko wtedy, gdy diament ma wpływ nie tylko na temperaturę, ale również na najwyższe ciśnienie. Zwiększenie ciśnienia jest konieczne, aby minerał nie zamienił się w grafit. Tak więc przejście diamentu do postaci ciekłej jest procesem niezwykle trudnym.

Jaka jest temperatura topnienia i temperatura wrzenia diamentu?

Zgodnie z danymi uzyskanymi w trakcie badania właściwości materiału jej stopienie w przestrzeni powietrznej pod dużym ciśnieniem następuje przy ogrzewaniu do 850-1000 ° C. Przed wrzeniem diament może być doprowadzony do temperatury od 1800 do 2000 ° C w próżni. W obu przypadkach, przy chłodzeniu, minerał przekształca się w grafit.

Określając temperaturę topnienia diamentu, naukowcy przeprowadzili eksperymenty przy użyciu niewielkiego naturalnego minerału, którego masa wynosiła 1/10 karat. Gotowanie powierzchni materiału nastąpiło pod wpływem fali uderzeniowej wytwarzanej przez krótkotrwałe impulsy laserowe.

Aby określić wskaźnik temperatury topnienia diamentu (w stopniach), naukowcy udało się tylko stworzyć ciśnienie, które było 40 milionów razy większe niż ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza. Kiedy ciśnienie spadnie do 11 milionów atmosfer, na powierzchni gotującego minerału są utworzone stałe cząstki, które nie zatapiają się, ale unoszą się jak lód w wodzie.

Gdzie diamenty spotykają się w skorupie ziemskiej?

Te minerały są niezwykle rzadkie. Jednak depozyty przemysłowe są obecnie rozwijane praktycznie na wszystkich kontynentach globu. Wyjątkiem jest tylko Antarktyda.

Do połowy XIX wieku uważano, że minerały tworzone w złożach rzecznych. Później odkryto pierwsze wnęki diamentowe w skalistych górach na głębokości kilkuset metrów.

Zdaniem naukowców wiek diamentów wynosi od 100 milionów do 2,5 miliarda lat. Naukowcy zdołali zdobyć więcej "starych" minerałów pochodzenia pozaziemskiego. Te ostatnie trafiają na planetę wraz z meteorytami, które powstały w przestrzeni kosmicznej, nawet przed powstaniem układu słonecznego.

Czy istnieją diamenty w stopionej formie in vivo?

Temperatura topnienia diamentu jest tak duża, że na Ziemi minerał nie może już istnieć w formie wrzącej. Ale jak są rzeczy z obiektami kosmicznymi? Zdaniem naukowców, temperatura topnienia diamentu jest nadal utrzymywana w głębi takich planet jak Neptun i Uran. Warto zauważyć, że ostatnie 10% powstaje z węgla, co jest strukturalną bazą tego minerału.

Zdaniem wielu naukowców, na powyższych planetach są całe oceany diamentów w postaci płynnej, wrzącej. Ta hipoteza wyjaśnia, dlaczego pole magnetyczne tych ciał niebieskich zachowuje się tak dziwnie. Wszakże Neptun i Uran to jedyne planety w Układzie Słonecznym, w których bieguny geograficzne nie mają jasnej pozycji i są dosłownie rozmieszczone w przestrzeni kosmicznej. Aby potwierdzić interesującą hipotezę, pozostaje jedynie symulować podobne warunki na Ziemi eksperymentalnie. Jednak taka decyzja w tej chwili jest wyjątkowo kosztowna i czasochłonna. Dlatego też nie można jeszcze określić, czy istnieją faktycznie diamentowe oceany w stopionej formie na pobliskich planetach.