Co je to diamant?
Diamant je minerál, kubická alotropní forma uhlíku. Za normálních podmínek
Diamond je polovodič s velkou mezerou.Má velmi nízký koeficient tření na kov ve vzduchu - pouze 0,1, což je spojeno s tvorbou tenkých vrstev adsorbovaného plynu na povrchu krystalu, které hrají roli jakéhokoli maziva.
Jednou z důležitých vlastností diamantů jesvětélkování. Pod vlivem slunečního záření a zejména katodového, ultrafialového a rentgenového záření začnou kameny luminiscovat - zářit různými barvami.
Pod vlivem katody a rentgenového zářeníVšechny typy diamantů září zářením a pod vlivem ultrafialového záření - jen pár. Rentgenová luminiscence je v praxi široce používána k extrakci kamenů z hornin.
Diamant v mateřské skále
Diamant je podobný mnoha bezbarvým minerálům -křemen, topaz, zirkon, které se často používají jako jeho napodobeniny. Liší se tvrdostí - je to nejtvrdší z přírodních materiálů (na Mohsově stupnici - 10), optické vlastnosti, průhlednost pro rentgenové paprsky, svítivost v rentgenových paprskech, katoda, ultrafialové paprsky.
Diamant je vzácný, ale zároveň dosti rozšířený minerál. Průmyslová ložiska jsou známá na všech kontinentech kromě Antarktidy. Je známo několik typů kamenných ložisek.
Před několika tisíci lety, diamantyv průmyslovém měřítku byly těženy z naplavenin. Teprve na konci 19. století, kdy byly poprvé objeveny kosočtverečné kimberlitové trubky, bylo jasné, že se netvořily v říčních sedimentech.
Dosud neexistují žádné informace o původu a stáří diamantůpřesná vědecká data. Vědci se drží různých hypotéz - magmatických, plášťových, meteoritových, fluidních a existuje dokonce několik exotických teorií.
Většina se přiklání k magmatickému ateorií plášťů, ke skutečnosti, že atomy uhlíku pod vysokým tlakem (obvykle 50 000 atmosfér) a ve velké (asi 200 km) hloubce tvoří krychlovou krystalovou mřížku - samotný diamant. Kameny jsou vynášeny na povrch vulkanickým magmatem během formování takzvaných explozních trubic.
Schematické znázornění krystalové mřížky diamantu
Výjimečná tvrdost nachází uplatnění v průmyslu: drahokam se používá k výrobě nožů, vrtáků, fréz a podobných výrobků.
Potřeba průmyslové aplikacesíly k rozšíření výroby umělých diamantů. V poslední době se problém řeší klastrovou a iontově-plazmovou depozicí diamantových filmů na řezné plochy.
Diamantový prášek (jak odpad ze zpracování přírodních diamantů, tak z umělých diamantů) se používá jako brusivo pro výrobu řezacích a brusných kotoučů, kotoučů atd.
Co je zvláštního na diamantech?
Hlavní rozlišovací znaky diamantu jsou nejvyššímezi minerály tvrdost (a zároveň křehkost), nejvyšší tepelná vodivost mezi všemi pevnými látkami 900–2300 W/(m K), vysoký index lomu a disperze.
Diamant je polovodič s velkou mezerou.Má velmi nízký koeficient tření pro kov ve vzduchu – pouze 0,1, což je spojeno s tvorbou tenkých filmů adsorbovaného plynu na povrchu krystalu, které působí jako jakési mazivo. Když se takové filmy netvoří, koeficient tření se zvyšuje a dosahuje 0,6–1,0.
Vysoká tvrdost vede k výjimečným výsledkůmodolnost diamantu proti oděru. Vyznačuje se také nejvyšším (ve srovnání s jinými známými materiály) modulem pružnosti a nejnižším kompresním poměrem.
Teplota tání je asi 3 700-4000 ° C při tlaku ~ 11 GPa. Ve vzduchu diamant hoří při 850–1 000 ° C a v proudu čistého kyslíku hoří slabým modrým plamenem při 720–800 ° C a zcela se přeměňuje na oxid uhličitý.
Diamant odolá pětinásobku tlaku v zemském jádru
Na konci ledna 2021 vědci zjistili, že diamant vydrží tlak pětkrát vyšší než tlak v zemském jádru: struktura materiálu je zachována, i když je stlačen na 2 biliony pascalů.
Výzkum naznačuje, že kámen jemetastabilní při vysokých tlacích: zachovává si svou strukturu, a to navzdory skutečnosti, že za takových podmínek se očekává dominance jiných stabilnějších struktur. Studium vtípků diamantu pod extrémním tlakem by mohlo odhalit vnitřní fungování exoplanet bohatých na uhlík.
Planety bohaté na uhlík mohou být vyrobeny z diamantů
Mimo naši sluneční soustavu může být mnoho planet vyrobených z diamantů. Tvrdí to vědci z Arizona State University a University of Chicago.
Předpokládali, že exoplanety bohaté na uhlík mohou být složeny z diamantů a oxidu křemičitého. Na Zemi se oxid křemičitý vyskytuje především ve formě písku a křemene.
Hvězdy a planety jsou tvořeny z oblaků plynu a kosmického prachu. A právě složení plynů určuje, jak konkrétní hvězda a planeta vypadá.
Planeta s nízkým poměrem uhlíku k kyslíkustejně jako Země bude složena z křemičitanů (solí a esterů) a oxidů a bude obsahovat několik diamantů. Podíl diamantů na Zemi je pouze 0,001% jejího složení.
Na rozdíl od našeho Slunce mohou mít jiné hvězdy vyšší poměr uhlíku ke kyslíku. A v kombinaci s vodou mohou v tomto prostředí vznikat planety bohaté na uhlík.
Chcete-li tuto hypotézu otestovat, proveďte průzkumSkupina provedla experiment simulující chemický původ těchto uhlíkatých exoplanet za použití vysokých teplot a tlaků. Výsledky práce v laboratoři ukázaly, že při vysoké teplotě a tlaku reagoval karbid křemíku s vodou a změnil se na diamanty a oxid křemičitý.
Co víme o uhlíkových planetách?
Uhlíková planeta je teoretický typ exoplanety podobné Zemi, kterou předpověděl americký astrofyzik Mark Kuechner.
Podmínka pro vznik planet tohoto typuje vysoký obsah uhlíku v protoplanetárním disku a nízký obsah kyslíku. Z hlediska chemických vlastností se taková planeta bude zcela lišit od suchozemských planet, jako je Země, Mars a Venuše, které jsou postaveny hlavně na bázi křemíku a kyslíku a v jejich složení není mnoho uhlíku.
Očekává se, že planeta bude mítjádro obsahující železo, jako jiné pozemské planety. Základem povrchu budou převážně karbidy křemíku a titanu a také čistý uhlík.
Je také možné, že existují oblasti zcela pokrytékilometrů diamantů. Atmosféra bude složena z uhlovodíků a oxidu uhličitého. Život na planetě této třídy je potenciálně možný, pokud má planeta vodu, ale formy života se budou od pozemských výrazně lišit kvůli malému množství kyslíku, které nebude stačit k vytvoření organické hmoty pozemského typu.
Pulsar PSR 1257+12 může mít uhlíkplanety, které vznikly po výbuchu supernovy z uhlíkové vrstvy bývalé hvězdy. Planety tohoto typu se mohou nacházet poblíž galaktického jádra, kde hvězdy obsahují hodně uhlíku.
Průměr a hmotnost uhlíkových planet se neliší od běžných planet, které obsahují hlavně vodu a sloučeniny křemíku, takže v případě detekce je zatím není možné oddělit.
V roce 2014 astronomové z Yale UniversityPod vedením Johna Moriartyho vyvinuli model pro odhad složení exoplanet na základě změn v průběhu let ve složení plynných disků, ve kterých planety vznikají.
Podle jejich zjištění v discích, kde je poměrhladiny uhlíku a kyslíku přesahují 0,8, planety bohaté na uhlík se mohou tvořit dále od středu disku. Kromě toho se vědci domnívají, že uhlíkové planety se mohou tvořit na discích, kde je poměr uhlíku ke kyslíku poměrně nízký (0,65), ale v tomto případě takové planety vznikají blízko jejich hvězdy.
Planety bohaté na uhlík mohou být tedy mnohem běžnější, než se dříve myslelo.
Umělecké zobrazení uhlíkové planety. Barva planety je tmavá a načervenalá kvůli přítomnosti uhlovodíků.
Přečtěte si více
Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí
Radary našli poslední pevnost Tlingitů na Aljašce. Hledali ho více než 100 let
Třetina z těch, kteří se vzpamatovali z COVID-19, se vrací do nemocnice. Každý osmý - umírá