¿Qué es un diamante?
El diamante es un mineral, una forma alotrópica cúbica de carbono. Bajo condiciones normales
El diamante es un semiconductor de amplio espacio.Tiene un coeficiente de fricción muy bajo sobre el metal en el aire: solo 0.1, que está asociado con la formación de películas delgadas de gas adsorbido en la superficie del cristal, que desempeñan el papel de una especie de lubricante.
Una de las propiedades importantes de los diamantes esluminiscencia. Bajo la influencia de la luz solar y especialmente de los rayos catódicos, ultravioleta y X, las piedras comienzan a brillar en diferentes colores.
Bajo la influencia del cátodo y los rayos XTodos los tipos de diamantes brillan con la radiación y bajo la influencia de los rayos ultravioleta, solo unos pocos. La luminiscencia de rayos X se usa ampliamente en la práctica para extraer piedras de rocas.
Diamante en roca madre
El diamante es similar a muchos minerales incoloros:cuarzo, topacio, circón, que se utilizan a menudo como sus imitaciones. Difiere en dureza: es el más duro de los materiales naturales (en la escala de Mohs - 10), propiedades ópticas, transparencia para rayos X, luminosidad en rayos X, cátodo, rayos ultravioleta.
El diamante es un mineral raro, pero al mismo tiempo bastante extendido. Los depósitos industriales se conocen en todos los continentes excepto en la Antártida. Se conocen varios tipos de depósitos de piedra.
Durante varios miles de años, los diamantes ena escala industrial, se extrajeron de depósitos aluviales. Solo a fines del siglo XIX, cuando se descubrieron por primera vez las tuberías de kimberlita diamantífera, quedó claro que no se formaban en los sedimentos de los ríos.
Aún no hay información sobre el origen y edad de los diamantesdatos científicos precisos. Los científicos se adhieren a diferentes hipótesis: magmática, manto, meteorito, fluido e incluso hay varias teorías exóticas.
La mayoría se inclina hacia magmática yteorías del manto, al hecho de que los átomos de carbono bajo alta presión (generalmente 50.000 atmósferas) y a una gran profundidad (unos 200 km) forman una red cristalina cúbica: el diamante mismo. Las piedras son transportadas a la superficie por magma volcánico durante la formación de los llamados tubos de explosión.
Representación esquemática de la red cristalina de un diamante
Su dureza excepcional encuentra su aplicación en la industria: la piedra preciosa se utiliza para fabricar cuchillos, taladros, cortadores y productos similares.
Necesidad de aplicación industrial.obliga a ampliar la producción de diamantes artificiales. Recientemente, el problema se ha resuelto mediante la deposición de cúmulos y plasma de iones de películas de diamante en las superficies de corte.
El polvo de diamante (tanto un residuo del procesamiento de diamantes naturales como los obtenidos artificialmente) se utiliza como abrasivo para la fabricación de discos de corte y amolado, muelas, etc.
¿Qué tienen de especial los diamantes?
Las principales características distintivas de un diamante son las más altas.entre los minerales, dureza (y al mismo tiempo fragilidad), la conductividad térmica más alta entre todos los sólidos 900-2300 W/(m·K), alto índice de refracción y dispersión.
El diamante es un semiconductor de gran brecha.Tiene un coeficiente de fricción muy bajo para el metal en el aire: solo 0,1, lo que está asociado con la formación de películas delgadas de gas adsorbido en la superficie del cristal, que actúan como una especie de lubricante. Cuando no se forman tales películas, el coeficiente de fricción aumenta y alcanza entre 0,6 y 1,0.
La alta dureza da como resultadoResistencia a la abrasión del diamante. También se caracteriza por el módulo de elasticidad más alto (en comparación con otros materiales conocidos) y la relación de compresión más baja.
El punto de fusión es de aproximadamente 3700-4000 ° C a una presión de ~ 11 GPa. En el aire, el diamante arde a 850-1.000 ° C, y en una corriente de oxígeno puro arde con una tenue llama azul a 720-800 ° C, convirtiéndose completamente en dióxido de carbono.
El diamante puede soportar cinco veces la presión en el núcleo de la Tierra.
A fines de enero de 2021, los científicos descubrieron que un diamante puede soportar una presión cinco veces mayor que la presión en el núcleo de la Tierra: la estructura del material se conserva incluso cuando se comprime a 2 billones de pascales.
La investigación sugiere que la piedra esmetaestable a altas presiones: conserva su estructura, a pesar de que en tales condiciones se espera el predominio de otras estructuras más estables. Estudiar las peculiaridades de un diamante bajo una presión extrema podría revelar el funcionamiento interno de los exoplanetas ricos en carbono.
Los planetas ricos en carbono pueden estar hechos de diamantes
Puede que haya muchos planetas hechos de diamantes fuera de nuestro sistema solar. Así lo afirman los científicos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Chicago.
Plantearon la hipótesis de que los exoplanetas ricos en carbono podrían estar compuestos de diamantes y dióxido de silicio. En la Tierra, el dióxido de silicio se encuentra principalmente en forma de arena y cuarzo.
Las estrellas y los planetas se forman a partir de nubes de gas y polvo cósmico. Y es la composición de los gases la que determina el aspecto de una estrella y un planeta en particular.
Un planeta con una proporción baja de carbono a oxígenocomo la Tierra, estará compuesta por silicatos (sales y ésteres) y óxidos y contendrá pocos diamantes. La proporción de diamantes en la Tierra es solo el 0,001% de su composición.
A diferencia de nuestro Sol, otras estrellas pueden tener una proporción mayor de carbono y oxígeno. Y cuando se combina con agua, se pueden formar planetas ricos en carbono en este entorno.
Para probar esta hipótesis, la investigaciónEl grupo realizó un experimento que simulaba los orígenes químicos de estos exoplanetas carbonosos utilizando altas temperaturas y presiones. Los resultados del trabajo en el laboratorio mostraron que a alta temperatura y presión, el carburo de silicio reaccionaba con el agua y se convertía en diamantes y sílice.
¿Qué sabemos sobre los planetas de carbono?
Un planeta de carbono es un tipo teórico de exoplaneta similar a la Tierra que fue predicho por el astrofísico estadounidense Mark Kuechner.
Una condición para la formación de planetas de este tipo.es un alto contenido de carbono en el disco protoplanetario y un bajo contenido de oxígeno. En términos de propiedades químicas, un planeta así será bastante diferente de los planetas terrestres como la Tierra, Marte y Venus, que están construidos principalmente a base de silicio y oxígeno, y no hay mucho carbono en su composición.
Se espera que el planeta tengaNúcleo que contiene hierro, como otros planetas terrestres. La base de la superficie serán predominantemente carburos de silicio y titanio, así como carbono puro.
También es posible que haya áreas completamente cubiertas porkilómetros de diamantes. La atmósfera estará compuesta por hidrocarburos y dióxido de carbono. La vida en un planeta de esta clase es potencialmente posible si el planeta tiene agua, pero las formas de vida diferirán marcadamente de las terrestres debido a la pequeña cantidad de oxígeno, que no será suficiente para formar materia orgánica de tipo terrestre.
Pulsar PSR 1257+12 puede tener carbonoPlanetas que se formaron después de una explosión de supernova a partir de la capa de carbono de una estrella anterior. Los planetas de este tipo pueden estar ubicados cerca del núcleo galáctico, donde las estrellas contienen mucho carbono.
El diámetro y la masa de los planetas de carbono no difieren de los planetas ordinarios, que contienen principalmente agua y compuestos de silicio, por lo que aún no es posible separarlos en caso de detección.
En 2014, astrónomos de la Universidad de YaleDirigidos por John Moriarty, desarrollaron un modelo para estimar la composición de exoplanetas basándose en los cambios a lo largo de los años en la composición de los discos gaseosos en los que se forman los planetas.
Según sus hallazgos, en discos donde la relaciónSi los niveles de carbono y oxígeno superan el 0,8, es posible que se formen planetas ricos en carbono más lejos del centro del disco. Además, los científicos creen que los planetas de carbono pueden formarse en discos donde la proporción de carbono y oxígeno es bastante baja (0,65), pero en este caso estos planetas se forman cerca de su estrella.
En consecuencia, los planetas ricos en carbono pueden ser mucho más comunes de lo que se pensaba anteriormente.
Una representación artística de un planeta de carbono. El color del planeta es oscuro y rojizo debido a la presencia de hidrocarburos.
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