Минерал изучают давно

О том, в какое вещество переходит алмаз при плавлении, ученые спорят до сих пор. С XVI века, момента обнаружения минерала, ведется его активное изучение. Но, до сих пор не разгаданы многие тайны. За более чем 500 лет было проведено множество экспериментов в стремлении ученых разгадать эту загадку. Но большинство свойств камня все еще остаются неизученными. Каждое открытие занимает многие годы. В нашей статье, мы приоткроем для вас одну из завес, за которой скрывается много интересного.

О базовых свойствах


От того, при какой температуре плавится алмаз, зависит возможность его применения и в ювелирной отрасли, и в промышленности. Но характеристика пока не изучена в полном объеме, так как камень имеет уникальные свойства. Его сложно сравнить с чем-либо, из известного миру.

Кристаллическая решетка

Одно из объяснений столь необычных характеристик минерала – его внеземное происхождение. Есть теория, что алмаз попал на планету из космоса вместе с метеоритами и осел в недрах земли. Другие ученые, объясняют странное поведение камня строением его кристаллической решетки.

Атомы углерода в нем имеют сверхпрочную связь, что обуславливает уже известные свойства алмаза:

  • аномальную твердость;
  • устойчивость к агрессивной химической среде (щелочи и кислоты);
  • хрупкость.

Парадокс алмаза в том, что, с одной стороны, это самый прочный минерал на планете. Но с другой — он очень хрупкий и его легко повредить сильным ударом. Последнее свойство ювелиры используют при огранке.

Твердый и хрупкий


Интересные свойства, изученные в ходе экспериментов

Алмаз — самый удивительный камень. Его природа и свойства заставляют самых умных людей планеты решать наисложнейшие задачи. Его красота восхищает миллионы. Это один из лучших диэлектриков и изоляторов. В его состав входят только атомы углерода.

Любопытно, что сам углерод – крайне горючее вещество. В природе, он чаще встречается в форме графита. Это натолкнуло ученых на идею преобразования одного вещества в другое. Их интересовало, будет ли в процессе расплавления алмаз переходить в графит и наоборот. Результаты получились неоднозначными.

Выяснилось, что создать из алмаза графит возможно, нагрев кристалл до 2000 градусов и перекрыв доступ кислорода. А вот провести обратную реакцию, не изготавливая затравку, так и не удалось. Об этом вы можете прочитать в статье «Об искусственных алмазах и бриллиантах». Если же камень нагревать не в вакууме, он просто превратится в углерод.

Закрытая колба


Переход из одного состояния в другое

По температуре и среде в плавильной печи, можно спрогнозировать, в какое состояние перейдет алмаз. Если в колбе присутствует кислород, то камень полностью сгорит при температуре 850-1000 градусов Цельсия. Во время реакции будет выделяться бледно-синее пламя. По окончанию эксперимента, в капсуле останется CO2 – кислород и углерод.

Доказать это удалось еще в 1694 году итальянским ученым, Тарджони и Аверани. Они старались сплавить два небольших бриллианта в один, но только сожгли камни.

Их эксперимент провалился потому, что добиться плавного расплавления алмазов невероятно сложно: необходима капсула без кислорода, с возможностью регулирования давления внутри нее.

То, в какое вещество переходят алмазы, нагретые до 2000-3000 градусов, зависит от окружающей среды. Если перекрыть кислород и создать температуру в 1800-2000 градусов, можно получить графит. Подняв уровень тепла до 3700-4000 градусов в тех же условиях, можно получить расплавленный углерод. Но добиться от лабораторных приборов таких мощностей крайне сложно.

Ход эксперимента и его результаты


Чтобы определить, при какой температуре плавится алмаз, в 2010 году был проведен большой эксперимент. Камень размером в 1/10 карата был помещен в специальную капсулу, где создавались волновые наносекундные импульсы. В печи было достигнуто давление в 10 млн атмосфер и температура 40000 по Кельвину (39726,85 по Цельсию), после чего кристалл перешел в жидкое состояние.

На этом эксперимент не завершился. Ученые продолжили поднимать температуру и давление. Когда жар достиг 50000 Кельвинов (49726,85 Цельсия), алмаз начал затвердевать. Причем, делал это буквально кусками – на поверхности расплавленной массы образовывались твердые кристаллы.

Жидкое состояние

Конструкция напоминала айсберг. Любопытно, что расплавленная масса не кипела и не изменялась, когда ученые продолжили повышать температуру. Но с понижением градусов и при сохранении давления кристаллы становились больше и срастались в один.

Феномены и научные факты


Не только плавление алмаза интересовало ученых. В ходе одного из экспериментов по превращению камня в углекислый газ, произошло интересное открытие. При воздействии на кристалл мощными ультрафиолетовыми лучами в минерале образовалась полость.

Удалось выяснить, что ультрафиолет вредит алмазу. Но у владельцев украшений с бриллиантом это не должно вызывать беспокойства. Пройдут десятки тысяч лет, прежде чем солнечные лучи смогут навредить вашим драгоценностям.

Ультрафиолет вредит камню

Многие загадки алмаза ученые так и не смогли разгадать. Например, в ювелирных мастерских камень легко поддается нагреванию, обработке и пайке. Правда, если в бриллианте присутствуют трещины, он разлетится на маленькие осколки.

Лава и углеродные кристаллы


Из-за того, что бриллиантовые месторождения находятся в кимберлитовых трубках – месте выхода вулканической породы на поверхность, возникают закономерные опасения. Может ли лава расплавить алмаз? Ответ однозначный  – нет.

Дело в том, что температура плавления алмаза свыше 3500 градусов. Да и давление необходимо не шуточное, более 11 гПа. Жар лавы – всего 500-1200 градусов. Простым сравнением приходим к выводу, что потоки лавы могут лишь сжечь минерал, если достигнут 1000 градусов.

Лава

Интересно, что в 2013 году алмазы были обнаружены в лаве действующего вулкана. Для ученых это стало очередной загадкой, связанной с минералами. Проведя исследования, они сошлись во мнении, что минерал образовался в результате «шоковой кристаллизации». Ее причиной стал грозовой электрический разряд.

Если вам есть что добавить по теме – пишите комментарии.

Сделайте репост, чтобы и ваши друзья узнали новые интересные факты.

Поставив лайк, вы сделаете нам приятно.

Опыты, связанные с температурой плавления


Как известно, кристаллическая решетка вещества имеет форму тетраэдра с ковалентными связями между атомами углерода. Возможно, что именно такая структура стала причиной нескольких открытий, связанных с плавлением алмаза.

Энциклопедии минералов дают показатели плавления алмазов 3700-4000 градусов по Цельсию. Но это не совсем точная информация, поскольку они не поддаются общепринятым закономерностям. В частности, во время плавления были обнаружены такие эффекты:

  • Используя высокие температуры (2000 градусов Цельсия без доступа кислорода), алмаз можно превратить в графит. При этом дальнейшее поведение этого вещества с повышением температуры не поддается логическому объяснению. А вот процесс в обратную сторону произвести невозможно. В крайнем случае можно получить синтетический камень, кристаллическая решетка которого будет отличаться от природных алмазов.
  • Если же нагревать камень до температуры 850-1000 градусов по Цельсию, он превращается в углекислый газ, то есть исчезает без следа. Такой опыт провели в 1694 году исследователи из Италии Тарджони и Аверани, пытаясь расплавить камни и соединить их в один алмаз.
  • Исследования проводились и в 2010 году в Калифорнии, где группа физиков сделала вывод, что добиться плавления алмаза невозможно, если постепенно повышать температуру камня. Чтоб выяснить показатель плавления, необходимо, кроме температуры, воздействовать на алмаз давлением, а это затрудняет измерение.

    об действительно перевести алмаз в жидкое состояние, ученым потребовалось приложить немало усилий. Для этого они использовали импульсы лазера, которые действовали на камень несколько наносекунд. При этом камень в жидком виде был получен при давлении, в 40 миллионов раз превосходящем атмосферное на уровне моря. Кроме того, если давление понижалось до 11 миллионов атмосфер, а температура при этом на поверхности минерала была 50 тысяч Кельвинов, то на камне появлялись твердые кусочки. Они не тонули в остальной жидкости и внешне напоминали кусочки льда. При дальнейшем понижении показателя давления, кусочки скапливались, образовывая «айсберги» на плаву. Ученые сопоставили, что так ведет себя углерод в составе планет Нептуна и Урана, на поверхности этих небесных тел тоже существуют океаны с жидким алмазом. Но чтоб доказать это предположение, необходимо отправить спутники к планетам, что на сегодняшний момент невозможно быстро осуществить.
  • Если действовать на камень короткими световыми импульсами в ультрафиолетовом диапазоне, то в минерале появятся небольшие углубления. Таким образом эксперимент подтверждает исчезновение камня под действием мощного ультрафиолета, то есть превращения алмаза в углекислый газ. Поэтому ультрафиолетовые лазеры на основе алмаза быстро ломаются и становятся непригодными к использованию. Но не следует переживать по поводу того, что бриллиант на украшении исчезнет со временем: чтоб удалить один микрограмм минерала, придется держать алмаз под ультрафиолетом около 10 миллиардов лет.

Итак, показатель плавления — интересная характеристика алмаза. Она все еще является предметом для изучения. С появлением технологий ученые находят новые способы проверки этой характеристики. На ее основе можно сделать выводы по поводу происхождения камня, открыть новые способы применения алмаза.

Алмаз — свойства, характеристики бриллиантов, как выглядит камень

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector