Τι είναι το διαμάντι;
Το διαμάντι είναι ένα ορυκτό, μια κυβική αλλοτροπική μορφή άνθρακα. Υπό κανονικές συνθήκες
Το Diamond είναι ένας ημιαγωγός μεγάλου κενού.Έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής στο μέταλλο στον αέρα - μόνο 0,1, που σχετίζεται με το σχηματισμό λεπτών υμενίων προσροφημένου αερίου στην κρυσταλλική επιφάνεια, που παίζουν το ρόλο ενός είδους λιπαντικού.
Μία από τις σημαντικές ιδιότητες των διαμαντιών είναιφωτοβολία. Υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός και ιδιαίτερα της καθόδου, της υπεριώδους και των ακτίνων Χ, οι πέτρες αρχίζουν να φωτίζουν - λάμπουν σε διαφορετικά χρώματα.
Υπό την επίδραση της καθόδου και των ακτίνων ΧΌλοι οι τύποι διαμαντιών λάμπουν με ακτινοβολία και υπό την επίδραση της υπεριώδους - μόνο λίγα. Η ακτινογραφία φωτισμός χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη για την εξαγωγή πετρών από βράχους.
Διαμάντι σε γονικό ροκ
Το διαμάντι είναι παρόμοιο με πολλά άχρωμα ορυκτά -χαλαζία, τοπάζι, ζιργκόν, τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά ως απομιμήσεις του. Διαφέρει στη σκληρότητα - είναι το πιο δύσκολο από φυσικά υλικά (στην κλίμακα Mohs - 10), οπτικές ιδιότητες, διαφάνεια για ακτίνες Χ, φωτεινότητα σε ακτίνες Χ, κάθοδο, υπεριώδεις ακτίνες.
Το διαμάντι είναι ένα σπάνιο, αλλά ταυτόχρονα αρκετά διαδεδομένο ορυκτό. Τα βιομηχανικά κοιτάσματα είναι γνωστά σε όλες τις ηπείρους εκτός από την Ανταρκτική. Είναι γνωστοί διάφοροι τύποι κοιτασμάτων λίθων.
Για αρκετές χιλιάδες χρόνια πριν, τα διαμάντιασε βιομηχανική κλίμακα, εξορύσθηκαν από αλλουβιακές αποθέσεις. Μόνο στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά διαμαντένιοι σωλήνες κιμπερλίτη, έγινε σαφές ότι δεν σχηματίστηκαν σε ιζήματα ποταμού.
Δεν υπάρχουν ακόμη πληροφορίες για την προέλευση και την ηλικία των διαμαντιώνακριβή επιστημονικά δεδομένα. Οι επιστήμονες τηρούν διαφορετικές υποθέσεις - μαγματικός, μανδύας, μετεωρίτης, ρευστό, και υπάρχουν ακόμη και αρκετές εξωτικές θεωρίες.
Οι περισσότεροι κλίνουν προς το μαγικό καιθεωρίες μανδύα, στο γεγονός ότι τα άτομα άνθρακα υπό υψηλή πίεση (συνήθως 50.000 ατμόσφαιρες) και σε μεγάλο βάθος (περίπου 200 km) σχηματίζουν ένα πλέγμα κυβικών κρυστάλλων - το ίδιο το διαμάντι. Οι πέτρες μεταφέρονται στην επιφάνεια με ηφαιστειακό μάγμα κατά τον σχηματισμό των λεγόμενων σωλήνων έκρηξης.
Σχηματική αναπαράσταση του κρυσταλλικού πλέγματος ενός διαμαντιού
Η εξαιρετική σκληρότητα βρίσκει την εφαρμογή της στη βιομηχανία: ο πολύτιμος λίθος χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαχαιριών, τρυπανιών, κοπτικών και παρόμοιων προϊόντων.
Ανάγκη για βιομηχανική εφαρμογήαναγκάζει να επεκτείνει την παραγωγή τεχνητών διαμαντιών. Πρόσφατα, το πρόβλημα έχει λυθεί με την εναπόθεση σε ομάδες και ιόν-πλάσμα μεμβρανών διαμαντιών σε επιφάνειες κοπής.
Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.
Τι είναι ξεχωριστό για τα διαμάντια;
Τα κύρια διακριτικά χαρακτηριστικά ενός διαμαντιού είναι τα υψηλότεραμεταξύ των ορυκτών, σκληρότητα (και ταυτόχρονα ευθραυστότητα), η υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα μεταξύ όλων των στερεών 900–2300 W/(m K), υψηλός δείκτης διάθλασης και διασπορά.
Το Diamond είναι ένας ημιαγωγός μεγάλου κενού.Έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής για μέταλλο στον αέρα - μόνο 0,1, ο οποίος σχετίζεται με το σχηματισμό λεπτών μεμβρανών προσροφημένου αερίου στην επιφάνεια του κρυστάλλου, που λειτουργούν ως ένα είδος λιπαντικού. Όταν δεν σχηματίζονται τέτοιες μεμβράνες, ο συντελεστής τριβής αυξάνεται και φτάνει στο 0,6–1,0.
Η υψηλή σκληρότητα έχει εξαιρετικό αποτέλεσμααντοχή στην τριβή του διαμαντιού. Χαρακτηρίζεται επίσης από τον υψηλότερο συντελεστή ελαστικότητας (σε σύγκριση με άλλα γνωστά υλικά) και τον χαμηλότερο λόγο συμπίεσης.
Το σημείο τήξης είναι περίπου 3 700-4000 ° C σε πίεση ~ 11 GPa. Στον αέρα, το διαμάντι καίγεται στους 850-1000 ° C, και σε ένα ρεύμα καθαρού οξυγόνου καίει με μια αχνή μπλε φλόγα στους 720-800 ° C, μετατρέποντας πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα.
Το διαμάντι μπορεί να αντέξει πέντε φορές την πίεση στον πυρήνα της Γης
Στα τέλη Ιανουαρίου 2021, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ένα διαμάντι μπορεί να αντέξει μια πίεση πέντε φορές υψηλότερη από την πίεση στον πυρήνα της Γης: η δομή του υλικού διατηρείται ακόμη και όταν συμπιέζεται σε 2 τρισεκατομμύρια pascals.
Η έρευνα δείχνει ότι η πέτρα είναιmetastable σε υψηλές πιέσεις: διατηρεί τη δομή του, παρά το γεγονός ότι υπό τέτοιες συνθήκες αναμένεται η κυριαρχία άλλων, πιο σταθερών δομών. Η μελέτη των ιδιομορφιών ενός διαμαντιού υπό ακραία πίεση θα μπορούσε να αποκαλύψει την εσωτερική λειτουργία εξωπλανητών πλούσιων σε άνθρακα.
Πλανήτες πλούσιοι σε άνθρακα μπορούν να κατασκευαστούν από διαμάντια
Μπορεί να υπάρχουν πολλοί πλανήτες φτιαγμένοι από διαμάντια έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Έτσι λένε επιστήμονες από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο.
Υποθέτουν ότι οι πλούσιοι σε άνθρακα εξωπλανήτες μπορεί να αποτελούνται από διαμάντια και διοξείδιο του πυριτίου. Στη Γη, το διοξείδιο του πυριτίου βρίσκεται κυρίως με τη μορφή άμμου και χαλαζία.
Τα αστέρια και οι πλανήτες σχηματίζονται από σύννεφα αερίων και κοσμική σκόνη. Και είναι η σύνθεση των αερίων που καθορίζει πώς μοιάζει ένα συγκεκριμένο αστέρι και πλανήτης.
Ένας πλανήτης με χαμηλή αναλογία άνθρακα προς οξυγόνοΌπως η Γη, θα αποτελείται από πυριτικά άλατα (άλατα και εστέρες) και οξείδια και θα περιέχει λίγα διαμάντια. Το μερίδιο των διαμαντιών στη Γη είναι μόνο 0,001% της σύνθεσής του.
Σε αντίθεση με τον Ήλιο μας, άλλα αστέρια μπορεί να έχουν υψηλότερη αναλογία άνθρακα προς οξυγόνο. Και όταν συνδυάζονται με νερό, σε αυτό το περιβάλλον μπορούν να σχηματιστούν πλανήτες πλούσιοι σε άνθρακα.
Για να δοκιμάσετε αυτήν την υπόθεση, ερευνήστεΗ ομάδα διεξήγαγε ένα πείραμα που προσομοιώνει τη χημική προέλευση αυτών των ανθρακούχων εξωπλανητών χρησιμοποιώντας υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Τα αποτελέσματα της εργασίας στο εργαστήριο έδειξαν ότι σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση, το καρβίδιο του πυριτίου αντέδρασε με νερό και μετατράπηκε σε διαμάντια και διοξείδιο του πυριτίου.
Τι γνωρίζουμε για τους πλανήτες άνθρακα;
Ένας πλανήτης άνθρακα είναι ένας θεωρητικός τύπος εξωπλανήτη που μοιάζει με τη Γη που είχε προβλεφθεί από τον Αμερικανό αστροφυσικό Mark Kuechner.
Μια συνθήκη για τον σχηματισμό πλανητών αυτού του τύπουείναι υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα στον πρωτοπλανητικό δίσκο και χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Όσον αφορά τις χημικές ιδιότητες, ένας τέτοιος πλανήτης θα είναι αρκετά διαφορετικός από τους χερσαίους πλανήτες όπως η Γη, ο Άρης και η Αφροδίτη, οι οποίοι κατασκευάζονται κυρίως με βάση το πυρίτιο και το οξυγόνο, και δεν υπάρχει πολύς άνθρακας στη σύνθεσή τους.
Ο πλανήτης αναμένεται να έχειπυρήνα που περιέχει σίδηρο, όπως και άλλοι επίγειοι πλανήτες. Η βάση της επιφάνειας θα είναι κυρίως καρβίδια πυριτίου και τιτανίου, καθώς και καθαρός άνθρακας.
Είναι επίσης πιθανό ότι υπάρχουν περιοχές που καλύπτονται πλήρωςχιλιόμετρα διαμαντιών. Η ατμόσφαιρα θα αποτελείται από υδρογονάνθρακες και διοξείδιο του άνθρακα. Η ζωή σε έναν πλανήτη αυτής της κατηγορίας είναι πιθανώς εφικτή εάν ο πλανήτης έχει νερό, αλλά οι μορφές ζωής θα διαφέρουν έντονα από αυτές των χερσαίων λόγω της μικρής ποσότητας οξυγόνου, η οποία δεν θα είναι αρκετή για να σχηματίσει οργανική ύλη του επίγειου τύπου.
Το Pulsar PSR 1257+12 μπορεί να έχει άνθρακαπλανήτες που σχηματίστηκαν μετά από μια έκρηξη σουπερνόβα από το στρώμα άνθρακα ενός πρώην αστεριού. Πλανήτες αυτού του τύπου μπορεί να βρίσκονται κοντά στον γαλαξιακό πυρήνα, όπου τα αστέρια περιέχουν πολύ άνθρακα.
Η διάμετρος και η μάζα των πλανητών άνθρακα δεν διαφέρουν από τους συνηθισμένους πλανήτες, που περιέχουν κυρίως νερό και ενώσεις πυριτίου, επομένως δεν είναι ακόμη δυνατό να διαχωριστούν σε περίπτωση ανίχνευσης.
Το 2014, αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο YaleΜε επικεφαλής τον John Moriarty, ανέπτυξαν ένα μοντέλο για την εκτίμηση της σύνθεσης των εξωπλανητών με βάση τις αλλαγές με την πάροδο των ετών στη σύνθεση των αέριων δίσκων στους οποίους σχηματίζονται οι πλανήτες.
Σύμφωνα με τα ευρήματά τους, σε δίσκους όπου η αναλογίαΤα επίπεδα άνθρακα και οξυγόνου υπερβαίνουν το 0,8, πλανήτες πλούσιοι σε άνθρακα ενδέχεται να σχηματιστούν πιο μακριά από το κέντρο του δίσκου. Επιπλέον, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πλανήτες άνθρακα μπορούν να σχηματιστούν σε δίσκους όπου η αναλογία άνθρακα προς οξυγόνο είναι αρκετά χαμηλή (0,65), αλλά σε αυτή την περίπτωση τέτοιοι πλανήτες σχηματίζονται κοντά στο αστέρι τους.
Αντίστοιχα, οι πλούσιοι σε άνθρακα πλανήτες μπορεί να είναι πολύ πιο συνηθισμένοι από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Μια καλλιτεχνική απεικόνιση ενός πλανήτη άνθρακα. Το χρώμα του πλανήτη είναι σκούρο και κοκκινωπό λόγω της παρουσίας υδρογονανθράκων.
Διαβάστε περισσότερα
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν
Οι ραντάρ βρήκαν το τελευταίο φρούριο Tlingit στην Αλάσκα. Τον ψάχνουν για πάνω από 100 χρόνια
Το ένα τρίτο αυτών που έχουν αναρρώσει από το COVID-19 επιστρέφουν στο νοσοκομείο. Κάθε όγδοο - πεθαίνει