Što je dijamant?
Dijamant je mineral, kubni alotropni oblik ugljika. U normalnim uvjetima
Dijamant je poluvodič sa širokim razmakom.Ima vrlo nizak koeficijent trenja na metalu u zraku - samo 0,1, što je povezano s stvaranjem tankih slojeva adsorbiranog plina na površini kristala, koji igraju ulogu svojevrsnog maziva.
Jedno od važnih svojstava dijamanata jeluminiscencija. Pod utjecajem sunčeve svjetlosti, a posebno katodnih, ultraljubičastih i x-zraka, kamenje počinje luminescirati – svijetliti različitim bojama.
Pod utjecajem katode i X-zrakaSve vrste dijamanata sjaje zračenjem, a pod utjecajem ultraljubičastog zraka - samo nekoliko. Rentgenska luminiscencija se u praksi široko koristi za vađenje kamenja iz stijena.
Dijamant u matičnoj stijeni
Dijamant je sličan mnogim bezbojnim mineralima -kvarc, topaz, cirkon, koji se često koriste kao njegove imitacije. Razlikuje se u tvrdoći - najtvrđi je od prirodnih materijala (na Mohsovoj ljestvici - 10), optičkim svojstvima, prozirnosti za X-zrake, sjaju u X-zrakama, katodi, ultraljubičastim zrakama.
Dijamant je rijedak, ali u isto vrijeme prilično rasprostranjen mineral. Industrijska nalazišta poznata su na svim kontinentima osim na Antarktici. Poznato je nekoliko vrsta nalazišta kamena.
Prije nekoliko tisuća godina, dijamanti uu industrijskim razmjerima vađeni su iz aluvijalnih naslaga. Tek krajem 19. stoljeća, kada su dijamantno-kimberlitne cijevi prvi put otkrivene, postalo je jasno da se ne stvaraju u riječnim sedimentima.
Još uvijek nema podataka o podrijetlu i starosti dijamanatatočne znanstvene podatke. Znanstvenici se drže različitih hipoteza - magmatske, plaštne, meteoritske, fluidne, a postoji čak i nekoliko egzotičnih teorija.
Većina se naginje magmatskim iteorije plašta, na činjenicu da atomi ugljika pod visokim tlakom (obično 50 000 atmosfera) i na velikoj (oko 200 km) dubini tvore kubnu kristalnu rešetku - sam dijamant. Kamenje na površinu nosi vulkanska magma tijekom stvaranja takozvanih eksplozijskih cijevi.
Shematski prikaz kristalne rešetke dijamanta
Iznimna tvrdoća nalazi svoju primjenu u industriji: dragi kamen se koristi za izradu noževa, svrdla, rezača i sličnih proizvoda.
Potreba za industrijskom primjenomsile da prošire proizvodnju umjetnih dijamanata. Nedavno je problem riješen klasterskim i ionsko-plazma taloženjem dijamantnih filmova na rezne površine.
Dijamantni prah (i otpad od prerade prirodnih dijamanata i umjetno dobiveni) koristi se kao abraziv za proizvodnju reznih i brusnih diskova, kotača itd.
Što je posebno kod dijamanata?
Glavna razlikovna obilježja dijamanta su najvećameđu mineralima, tvrdoća (a ujedno i krtost), najveća toplinska vodljivost među svim krutinama 900–2300 W/(m K), visok indeks loma i disperzija.
Dijamant je poluvodič sa širokim procjepom.Ima vrlo nizak koeficijent trenja za metal u zraku - samo 0,1, što je povezano sa stvaranjem tankih filmova adsorbiranog plina na površini kristala, koji djeluju kao svojevrsno mazivo. Kada se takvi filmovi ne formiraju, koeficijent trenja se povećava i doseže 0,6–1,0.
Visoka tvrdoća rezultira iznimnomotpornost dijamanta na abraziju. Karakterizira ga i najveći (u usporedbi s drugim poznatim materijalima) modul elastičnosti i najmanji omjer kompresije.
Talište je oko 3 700-4000 ° C pod tlakom od ~ 11 GPa. U zraku dijamant gori na 850–1000 ° C, a u struji čistog kisika gori slabašnim plavim plamenom na 720–800 ° C, potpuno se pretvarajući u ugljični dioksid.
Dijamant može izdržati pet puta veći pritisak u Zemljinoj jezgri
Krajem siječnja 2021. znanstvenici su otkrili da dijamant može podnijeti pritisak pet puta veći od tlaka u Zemljinoj jezgri: struktura materijala očuvana je čak i kada je stlačen na 2 bilijuna paskala.
Istraživanja sugeriraju da je kamenmetastabilan pri visokim tlakovima: zadržava svoju strukturu, unatoč činjenici da se u takvim uvjetima očekuje dominacija drugih, stabilnijih struktura. Proučavanje hirovitosti dijamanta pod ekstremnim pritiskom moglo bi otkriti unutarnji rad egzoplaneta bogatih ugljikom.
Planete bogate ugljikom mogu biti izrađene od dijamanata
Možda postoji mnogo planeta napravljenih od dijamanata izvan našeg sunčevog sustava. Tako tvrde znanstvenici sa Sveučilišta Arizona State i Sveučilišta u Chicagu.
Pretpostavili su da bi se egzoplaneti bogati ugljikom mogli sastojati od dijamanata i silicijevog dioksida. Na Zemlji se silicijev dioksid nalazi prvenstveno u obliku pijeska i kvarca.
Zvijezde i planeti nastaju od oblaka plina i kozmičke prašine. A sastav plinova je taj koji određuje kako će određena zvijezda i planet izgledati.
Planet s malim omjerom ugljika i kisikapoput Zemlje, sastojat će se od silikata (soli i estera) i oksida i sadržavat će malo dijamanata. Udio dijamanata na Zemlji iznosi samo 0,001% njegovog sastava.
Za razliku od našeg Sunca, druge zvijezde mogu imati veći omjer ugljika i kisika. A u kombinaciji s vodom, planeti bogati ugljikom mogu se formirati u ovom okruženju.
Da biste testirali ovu hipotezu, istražiteSkupina je provela eksperiment simulirajući kemijsko podrijetlo ovih ugljikovih egzoplaneta koristeći visoke temperature i pritiske. Rezultati laboratorijskog rada pokazali su da je pri visokoj temperaturi i tlaku silicijev karbid reagirao s vodom i pretvorio se u dijamante i silicijev dioksid.
Što znamo o ugljikovim planetima?
Ugljični planet je teoretski tip egzoplaneta nalik Zemlji koji je predvidio američki astrofizičar Mark Kuechner.
Uvjet za nastanak planeta ove vrstevisok je sadržaj ugljika u protoplanetarnom disku i nizak sadržaj kisika. Što se tiče kemijskih svojstava, takav će se planet sasvim razlikovati od zemaljskih planeta poput Zemlje, Marsa i Venere, koji su izgrađeni uglavnom na osnovi silicija i kisika, a u njihovom sastavu nema puno ugljika.
Očekuje se da planet imajezgru koja sadrži željezo, kao i drugi terestrijalni planeti. Osnova površine bit će pretežno silicij i titan karbidi, kao i čisti ugljik.
Također je moguće da postoje područja koja su u potpunosti pokrivenakilometara dijamanata. Atmosfera će biti sastavljena od ugljikovodika i ugljičnog dioksida. Život na planetu ove klase potencijalno je moguć ako planet ima vodu, ali oblici života naglo će se razlikovati od kopnenih zbog male količine kisika, koji neće biti dovoljan za stvaranje organske tvari kopnenog tipa.
Pulsar PSR 1257+12 može imati ugljikplaneti koji su nastali nakon eksplozije supernove iz sloja ugljika bivše zvijezde. Planeti ove vrste mogu se nalaziti u blizini galaktičke jezgre, gdje zvijezde sadrže mnogo ugljika.
Promjer i masa ugljikovih planeta ne razlikuju se od običnih planeta koji sadrže uglavnom vodu i silicijeve spojeve, pa ih još nije moguće razdvojiti u slučaju otkrivanja.
Godine 2014. astronomi sa Sveučilišta YalePredvođeni Johnom Moriartyjem, razvili su model za procjenu sastava egzoplaneta na temelju promjena tijekom godina u sastavu plinovitih diskova u kojima nastaju planeti.
Prema njihovim nalazima, u diskovima gdje je omjerrazine ugljika i kisika premašuju 0,8, planeti bogati ugljikom mogu se formirati dalje od središta diska. Osim toga, znanstvenici vjeruju da se ugljični planeti mogu formirati u diskovima gdje je omjer ugljika i kisika prilično nizak (0,65), ali u ovom slučaju takvi planeti nastaju blizu svoje zvijezde.
U skladu s tim, planeti bogati ugljikom mogli bi biti puno češći nego što se dosad mislilo.
Umjetnički prikaz ugljičnog planeta. Boja planeta je tamna i crvenkasta zbog prisustva ugljikovodika.
Čitaj više
Pobačaj i znanost: što će se dogoditi s djecom koja će roditi
Radari su pronašli posljednju utvrdu Tlingit na Aljasci. Tražili su ga više od 100 godina
Trećina onih koji su se oporavili od COVID-19 vraća se u bolnicu. Svaki osmi - umire