Mikä on timantti?
Timantti on mineraali, kuutiomainen allotrooppinen hiilen muoto. Normaaleissa olosuhteissa
Diamond on laaja-aukkoinen puolijohde.Sen kitkakerroin metallissa ilmassa on hyvin pieni - vain 0,1, mikä liittyy adsorboituneen kaasun ohuiden kalvojen muodostumiseen kiteen pinnalla, joilla on eräänlainen voiteluaine.
Yksi timanttien tärkeimmistä ominaisuuksista onluminesenssi. Auringonvalon ja erityisesti katodi-, ultravioletti- ja röntgensäteiden vaikutuksesta kivet alkavat luminesoida - hehkuvat eri väreissä.
Katodin ja röntgensäteen vaikutuksestaKaikentyyppiset timantit hehkuvat säteilystä ja ultravioletin vaikutuksesta - vain harvat. Röntgenluminesenssiä käytetään käytännössä laajalti kivien erottamiseen kivistä.
Timantti vanhemmassa rockissa
Timantti on samanlainen kuin monet värittömät mineraalit -kvartsi, topaasi, zirkoni, joita käytetään usein sen jäljitelminä. Eri kovuus - se on vaikein luonnonmateriaaleista (Mohsin asteikolla - 10), optisista ominaisuuksista, röntgensäteiden läpinäkyvyydestä, röntgensäteiden kirkkaudesta, katodista, ultraviolettisäteistä.
Timantti on harvinainen, mutta samalla melko laajalle levinnyt mineraali. Teolliset esiintymät tunnetaan kaikilla mantereilla Etelämannerta lukuun ottamatta. Tunnetaan useita kivikerrostumia.
Useita tuhansia vuosia sitten timantitteollisessa mittakaavassa ne louhittiin tulva-aineksista. Vasta 1800-luvun lopulla, kun timanttipitoiset kimberliittiputket löydettiin ensimmäisen kerran, kävi selväksi, että niitä ei muodostunut joen sedimentteihin.
Timanttien alkuperästä ja iästä ei ole vielä tietoatarkkoja tieteellisiä tietoja. Tiedemiehet noudattavat erilaisia hypoteeseja - magmaattista, vaippaa, meteoriittia, nestettä, ja eksoottisia teorioita on jopa useita.
Useimmat nojaa kohti magmaattista javaippateoriat, siihen tosiseikkaan, että korkeassa paineessa (yleensä 50000 ilmakehässä) ja suuressa (noin 200 km) syvyydessä olevat hiiliatomit muodostavat kuutiomaisen kristallihilan - itse timantin. Kivet kulkeutuvat pinnalle tulivuoren magma ns. Räjähdysputkien muodostumisen aikana.
Kaavamainen esitys timantin kristallisäleiköstä
Poikkeuksellinen kovuus löytää käyttötarkoituksensa teollisuudessa: jalokivestä valmistetaan veitsiä, poreja, leikkureita ja vastaavia tuotteita.
Tarve teolliseen käyttöönpakottaa laajentamaan keinotekoisten timanttien tuotantoa. Viime aikoina ongelma on ratkaistu timanttikalvojen klusteri- ja ioni-plasmapinnoituksella leikkauspinnoille.
Timanttijauhetta (sekä luonnollisen timantin käsittelyssä syntyvää jätettä että keinotekoisesti tuotettua) käytetään hioma-aineena leikkaus- ja teroituslevyjen, pyörien jne. Valmistuksessa.
Mitä timanteissa on erityistä?
Timantin tärkeimmät tunnusmerkit ovat korkeimmatmineraaleista kovuus (ja samalla hauraus), kaikkien kiinteiden aineiden korkein lämmönjohtavuus 900–2300 W/(m K), korkea taitekerroin ja dispersio.
Timantti on laajarakoinen puolijohde.Sillä on erittäin alhainen metallin kitkakerroin ilmassa - vain 0,1, mikä liittyy ohuiden adsorboituneen kaasun kalvojen muodostumiseen kiteen pinnalle, jotka toimivat eräänlaisena voiteluaineena. Kun tällaisia kalvoja ei muodostu, kitkakerroin kasvaa ja saavuttaa 0,6–1,0.
Korkea kovuus johtaa poikkeukselliseentimantin kulutuskestävyys. Sille on ominaista myös korkein (verrattuna muihin tunnettuihin materiaaleihin) kimmokerroin ja pienin puristussuhde.
Sulamispiste on noin 3700-4000 ° C ~ 11 GPa: n paineessa. Ilmassa timantti palaa 850–1 000 ° C: ssa, ja puhtaan happivirrassa se palaa heikosti sinisellä liekillä 720–800 ° C: ssa muuttaen täysin hiilidioksidiksi.
Timantti kestää viisinkertaisen paineen Maan ytimessä
Tammikuun 2021 lopussa tutkijat havaitsivat, että timantti kestää viisi kertaa suurempaa painetta kuin maapallon ytimen paine: materiaalin rakenne säilyy jopa puristettuna 2 biljoonaan paskaliin.
Tutkimukset viittaavat siihen, että kivi onmetastabiili korkeissa paineissa: se säilyttää rakenteensa huolimatta siitä, että tällaisissa olosuhteissa odotetaan muiden, vakaampien rakenteiden hallitsevuutta. Timanttihahmojen tutkiminen äärimmäisessä paineessa saattaa paljastaa hiilipitoisten eksoplaneettojen sisäisen toiminnan.
Hiilirikkaat planeetat voidaan valmistaa timanteista
Aurinkokuntamme ulkopuolella saattaa olla monia timanteista valmistettuja planeettoja. Näin sanovat tutkijat Arizona State Universitystä ja Chicagon yliopistosta.
He olettivat, että hiilipitoiset eksoplaneetit voivat koostua timanteista ja piidioksidista. Maapallolla piidioksidia esiintyy pääasiassa hiekan ja kvartsin muodossa.
Tähdet ja planeetat muodostuvat kaasupilvistä ja kosmisesta pölystä. Ja kaasujen koostumus määrittää, miltä tietty tähti ja planeetta näyttää.
Planeetta, jolla on pieni hiili-happisuhdekuten maa, se koostuu silikaateista (suoloista ja estereistä) ja oksideista ja sisältää vähän timantteja. Timanttien osuus maapallolla on vain 0,001% sen koostumuksesta.
Toisin kuin aurinkomme, muilla tähdillä voi olla suurempi hiilen ja hapen suhde. Veteen yhdistettynä tähän ympäristöön voi muodostua hiilipitoisia planeettoja.
Testaa tämä hypoteesi tutkimallaRyhmä suoritti kokeen, jossa simuloitiin näiden hiilipitoisten eksoplaneettojen kemiallista alkuperää käyttämällä korkeita lämpötiloja ja paineita. Laboratoriotyön tulokset osoittivat, että korkeassa lämpötilassa ja paineessa piikarbidi reagoi veden kanssa ja muuttui timanteiksi ja piidioksidiksi.
Mitä tiedämme hiiliplaneeteista?
Hiiliplaneetta on teoreettinen maan kaltainen eksoplaneetta, jonka ennusti amerikkalainen astrofyysikko Mark Kuechner.
Edellytys tämän tyyppisten planeettojen muodostumiselleon suuri hiilipitoisuus protoplaneettalevyssä ja pieni happipitoisuus. Kemiallisten ominaisuuksien suhteen tällainen planeetta tulee olemaan täysin erilainen kuin maanpäälliset planeetat, kuten Maa, Mars ja Venus, jotka on rakennettu pääasiassa piille ja hapelle, eikä niiden koostumuksessa ole paljon hiiltä.
Planeetalla odotetaan olevanrautaa sisältävä ydin, kuten muutkin maanpäälliset planeetat. Pinnan pohjana ovat pääosin pii- ja titaanikarbidit sekä puhdas hiili.
On myös mahdollista, että on olemassa alueita, jotka kokonaan kattavatkilometriä timantteja. Ilmakehä koostuu hiilivedyistä ja hiilidioksidista. Elämä tämän luokan planeetalla on potentiaalisesti mahdollista, jos planeetalla on vettä, mutta elämän muodot eroavat jyrkästi maanpäällisestä pienen happimäärän vuoksi, mikä ei riitä maanpäällisen orgaanisen aineen muodostamiseen.
Pulsar PSR 1257+12 voi sisältää hiiltäplaneetat, jotka muodostuivat supernovaräjähdyksen jälkeen entisen tähden hiilikerroksesta. Tämän tyyppiset planeetat voivat sijaita lähellä galaktista ydintä, jossa tähdet sisältävät paljon hiiltä.
Hiiliplaneettien halkaisija ja massa eivät eroa tavallisista planeetoista, jotka sisältävät pääasiassa vettä ja piiyhdisteitä, joten niitä ei ole vielä mahdollista erottaa havaitsemisen yhteydessä.
Vuonna 2014 tähtitieteilijät Yalen yliopistostaJohn Moriartyn johdolla he kehittivät mallin eksoplaneettojen koostumuksen arvioimiseksi, joka perustuu vuosien aikana tapahtuviin muutoksiin planeettojen muodostumisen kaasumaisten levyjen koostumuksessa.
Havaintojensa mukaan levyissä, joissa suhdehiili- ja happitasot ylittävät 0,8, hiiltä sisältäviä planeettoja voi muodostua kauemmaksi kiekon keskustasta. Lisäksi tutkijat uskovat, että hiiliplaneetat voivat muodostua levyihin, joissa hiilen ja hapen suhde on melko alhainen (0,65), mutta tässä tapauksessa tällaiset planeetat muodostuvat lähellä tähtiään.
Näin ollen hiilipitoiset planeetat voivat olla paljon yleisempiä kuin aiemmin luultiin.
Taiteellinen kuvaus hiiliplaneetasta. Planeetan väri on tumma ja punertava hiilivetyjen läsnäolon vuoksi.
Lue lisää
Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille
Tutkat ovat löytäneet viimeisen Tlingitin linnoituksen Alaskasta. He ovat etsineet häntä yli 100 vuotta
Kolmasosa COVID-19: stä toipuneista palaa sairaalaan. Joka kahdeksas - kuolee