يمكن أن يتحمل الماس خمسة أضعاف الضغط في باطن الأرض. كيفية استخدامها؟

ما هو الماس؟

الماس هو معدن ، وهو شكل مكعب متآثر من الكربون. في ظل الظروف العادية

في الفراغ أو في غاز خامل في درجات حرارة مرتفعة ، يتغير تدريجياإنه الأصعب على مقياس المعادن المرجعية لصلابة موس.

الماس هو أشباه الموصلات واسعة الفجوة.لها معامل احتكاك منخفض جدًا على المعدن في الهواء - 0.1 فقط ، وهو مرتبط بتكوين أغشية رقيقة من الغاز الممتص على سطح الكريستال ، والتي تلعب دور نوع من مواد التشحيم.

واحدة من الخصائص الهامة للماس هو التلألؤ.تحت تأثير أشعة الشمس وخاصة الكاثود والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية ، تبدأ الحجارة فيالتلألؤ هو التوهج في مجموعة متنوعة من الألوان.

تحت تأثير الكاثود والأشعة السينيةتتوهج جميع أنواع الماس بالإشعاع ، وتحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية - القليل منها فقط. يستخدم التلألؤ بالأشعة السينية على نطاق واسع في الممارسة العملية لاستخراج الأحجار من الصخور.

الماس في الصخور الأم

الماس مشابه للعديد من المعادن عديمة اللون -الكوارتز ، التوباز ، الزركون ، والتي غالبًا ما تستخدم لتقليدها. تختلف في الصلابة - إنها أصعب المواد الطبيعية (على مقياس موس - 10) ، والخصائص البصرية ، وشفافية الأشعة السينية ، واللمعان في الأشعة السينية ، والكاثود ، والأشعة فوق البنفسجية.

الماس نادر ، ولكن في نفس الوقت معدن واسع الانتشار.الرواسب الصناعية معروفة في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية.عدة أنواع من الرواسب الحجرية معروفة.

منذ عدة آلاف من السنين ، كان الماس فيعلى نطاق صناعي ، تم استخراجهم من الرواسب الغرينية. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر فقط ، عندما تم اكتشاف أنابيب الكمبرلايت الماسية لأول مرة ، أصبح من الواضح أنها لم تتشكل في رواسب النهر.

لا يزال أصل الماس وعمره غير مفهومين بشكل جيد.يلتزم العلماء بفرضيات مختلفة - الصهارة ، الوشاح ، النيزك ، السائل ، حتى أن هناك العديد من النظريات الغريبة.

معظم تميل نحو الصخور المنصهرة ونظريات عباءة ، إلى حقيقة أن ذرات الكربون تحت ضغط عال (عادة 50000 الغلاف الجوي) وعلى عمق كبير (حوالي 200 كم) تشكل شبكة بلورية مكعبة - الماس نفسه. تُحمل الأحجار إلى السطح بواسطة الصهارة البركانية أثناء تكوين ما يسمى بأنابيب الانفجار.

تمثيل تخطيطي للشبكة البلورية للماس

صلابة استثنائية تجد تطبيقها في الصناعة: يتم استخدام الأحجار الكريمةلتصنيع السكاكين والمثاقب والقواطع والمنتجات المماثلة.

الحاجة إلى التطبيقات الصناعية تجبر على التوسع في إنتاج الماس الاصطناعي.ترسب الكتلة والبلازما الأيونية لأغشية الماس على أسطح القطع.

يستخدم مسحوق الماس (نفايات من معالجة الماس الطبيعي وتلك التي تم الحصول عليها صناعياً) كمادة كاشطة لتصنيع أقراص القطع والطحن والعجلات وما إلى ذلك.

ما الذي يميز الماس؟

السمات المميزة الرئيسية للماس هي أعلى صلابة بين المعادن (وفي نفس الوقت هشاشة) ، وأعلى موصلية حرارية بين جميع المواد الصلبة (900-2300 واط / (م كلفن) ، ومعامل انكسار مرتفع وتشتت.

الماس عبارة عن أشباه موصلات ذات فجوة عريضة ذات معامل احتكاك منخفض جدا للمعدن في الهواء – 0.1 فقط ، ويرجع ذلك إلى تكوين أغشية رقيقة من الغاز الممتز على سطح البلورة ، والتي تلعب دور نوع من مواد التشحيم.عندما لا تتشكل هذه الأفلام ، يزداد معامل الاحتكاك ويصل0,6–1,0.

نتائج صلابة عالية استثنائيةمقاومة تآكل الماس. كما يتميز بأعلى معامل مرونة (مقارنة بالمواد الأخرى المعروفة) وأقل نسبة انضغاط.

تبلغ درجة الانصهار حوالي 3700-4000 درجة مئوية عند ضغط ~ 11 جيجا باسكال. في الهواء ، يحترق الماس عند 850-1000 درجة مئوية ، وفي تيار من الأكسجين النقي يحترق بلهب أزرق خافت عند 720-800 درجة مئوية ، ويتحول تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون.

يمكن للماس أن يتحمل خمسة أضعاف الضغط في قلب الأرض 

في نهاية كانون الثاني (يناير) 2021 ، وجد العلماء أن الماس يمكنه تحمل ضغط أعلى بخمس مرات من الضغط الموجود في قلب الأرض: يتم الحفاظ على بنية المادة حتى عند ضغطها إلى 2 تريليون باسكال.

تشير الأبحاث إلى أن الحجرغير مستقر عند الضغوط العالية: يحتفظ بهيكله ، على الرغم من حقيقة أنه في ظل هذه الظروف من المتوقع هيمنة هياكل أخرى أكثر استقرارًا. دراسة المراوغات من الماس تحت ضغط شديد يمكن أن تكشف عن الأعمال الداخلية للكواكب الخارجية الغنية بالكربون.

يمكن أن تتكون الكواكب الغنية بالكربون من الماس

خارج نظامنا الشمسي ، قد يكون هناك العديد من الكواكب المصنوعة من الماس.هذا هو رأي علماء من جامعة ولاية أريزونا وجامعة شيكاغو.

لقد افترضوا أن الكواكب الخارجية الغنية بالكربون قد تتكون من الماس وثاني أكسيد السيليكون. على الأرض ، يوجد ثاني أكسيد السيليكون بشكل أساسي على شكل رمل وكوارتز.

تتشكل النجوم والكواكب من سحب الغاز والغبار الكوني.وتكوين الغازات هو الذي يحدد شكل النجم أو الكوكب.

كوكب بنسبة منخفضة من الكربون إلى الأكسجينمثل الأرض ، ستتكون من السيليكات (أملاح وإسترات) وأكاسيد وستحتوي على القليل من الماس. حصة الماس على الأرض 0.001٪ فقط من تركيبتها.

على عكس شمسنا ، قد تحتوي النجوم الأخرى على نسبة أعلى من الكربون إلى الأكسجين.وعندما تقترن بالماء ، يمكن أن تتشكل الكواكب الغنية بالكربون في هذه البيئة. 

لاختبار هذه الفرضية ، ابحثأجرت المجموعة تجربة تحاكي الأصول الكيميائية لهذه الكواكب الخارجية الكربونية باستخدام درجات حرارة وضغوط عالية. أظهرت نتائج العمل في المختبر أنه في درجات الحرارة والضغط المرتفعين ، يتفاعل كربيد السيليكون مع الماء ويتحول إلى ألماس وسيليكا.

ماذا نعرف عن كواكب الكربون؟

كوكب الكربون هو نوع نظري من الكواكب الشبيهة بالكواكب الخارجية التي تنبأ بها عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي مارك كوشنر.

شرط لتشكيل هذا النوع من الكواكبهي نسبة عالية من الكربون في قرص الكواكب الأولية ومحتوى منخفض من الأكسجين. من حيث الخصائص الكيميائية ، سيكون مثل هذا الكوكب مختلفًا تمامًا عن الكواكب الأرضية مثل الأرض والمريخ والزهرة ، والتي تم بناؤها أساسًا على أساس السيليكون والأكسجين ، ولا يوجد الكثير من الكربون في تكوينها.

من المتوقع أن يكون للكوكب نواة تحتوي على الحديد ، على غرار الكواكب الأرضية الأخرى.سيعتمد السطح بشكل أساسي على كربيد السيليكون والتيتانيوم ، وكذلك الكربون النقي.

من الممكن أيضًا أن تكون هناك مناطق مغطاة بالكاملكيلومترات من الماس. سيتكون الغلاف الجوي من الهيدروكربونات وثاني أكسيد الكربون. من المحتمل أن تكون الحياة على كوكب من هذه الفئة ممكنة إذا كان الكوكب به ماء ، لكن أشكال الحياة ستختلف بشدة عن تلك الأرضية بسبب كمية الأكسجين الصغيرة ، والتي لن تكون كافية لتكوين مادة عضوية من النوع الأرضي.

قد يحتوي PulsarPSR 1257 12 على كواكب كربونية تشكلت بعد انفجار مستعر أعظم من طبقة الكربون لنجم سابق.قد تقع الكواكب من هذا النوع بالقرب من قلب المجرة ، حيث تحتوي النجوم علىالكثير من الكربون.

لا يختلف قطر وكتلة الكواكب الكربونية عن الكواكب العادية التي تحتوي أساسًا على الماء ومركبات السيليكون ، لذلك لا يمكن فصلها بعد في حالة الكشف عنها.

في عام 2014 ، طور علماء الفلك في جامعة ييل ، بقيادة جون موريارتي ، نموذجا لتقدير تكوين الكواكب الخارجية بناء على التغيرات على مر السنين في تكوين الأقراص الغازية التي تتشكل فيها الكواكب.

وفقا للنتائج التي توصلوا إليها ، في الأقراص حيث تتجاوز نسبة الكربون إلى الأكسجين0.8 ، يمكن أن تتشكل الكواكب الغنية بالكربون بعيدا عن مركز القرص.بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد العلماء أن كواكب الكربون يمكن أن تتشكل في أقراص تكون فيها نسبة الكربون إلى الأكسجين منخفضة جدا (0.65) ، ولكن في هذه الحالة تتشكل هذه الكواكب بالقرب من نجمها.

وبناءً على ذلك، قد تكون الكواكب الغنية بالكربون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا.

تصوير فني لكوكب الكربون. لون الكوكب غامق ومحمر بسبب وجود الهيدروكربونات.

قراءة المزيد

الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون

عثرت الرادارات على آخر حصن تلينجيت في ألاسكا. لقد كانوا يبحثون عنه منذ أكثر من 100 عام

يعود ثلث الذين تعافوا من مرض كوفيد -19 إلى المستشفى. كل ثمانية - يموت