Mi az a gyémánt?
A gyémánt egy ásvány, a szén köbös allotróp formája. Normál körülmények között
A Diamond egy nagy résű félvezető.Nagyon alacsony a levegőben lévő fém súrlódási együtthatója - csak 0,1, amely a kristály felületén vékony, adszorbeált gáz képződésével jár, amelyek egyfajta kenőanyag szerepét töltik be.
A gyémántok egyik fontos tulajdonságalumineszcencia. A napfény és különösen a katód, az ultraibolya és a röntgensugarak hatására a kövek lumineszkálni kezdenek - különböző színekben világítanak.
Katód és röntgen hatása alattMinden típusú gyémánt sugárzással izzik, és az ultraibolya hatása alatt - csak néhány. A röntgen lumineszcenciát a gyakorlatban széles körben használják a kövek kőzetből történő kinyerésére.
Gyémánt a szülő rockban
A gyémánt hasonlít sok színtelen ásványhoz -kvarc, topáz, cirkon, amelyeket gyakran használnak utánzataiként. Keménységben különbözik - ez a legnehezebb természetes anyagok (a Mohs-skálán - 10), az optikai tulajdonságok, a röntgensugarak átlátszósága, a röntgensugarak fényereje, katód, ultraibolya sugarak.
A gyémánt ritka, de ugyanakkor meglehetősen elterjedt ásvány. Az ipari lelőhelyek az Antarktisz kivételével minden kontinensen ismertek. A kőlerakódásoknak többféle típusa ismert.
Több ezer évvel ezelőtt gyémántokipari léptékben hordalékkőzetből aknázták ki őket. Csak a 19. század végére, amikor először gyémánt kimberlit csöveket fedeztek fel, nyilvánvalóvá vált, hogy nem folyófolyadékokban képződtek.
A gyémántok eredetéről és koráról továbbra sincs információpontos tudományos adatok. A tudósok különböző hipotézisekhez ragaszkodnak - magmás, köpeny, meteorit, folyadék, sőt számos egzotikus elmélet is létezik.
A legtöbben a magmás ésköpenyelméletek, arra a tényre, hogy a szénatomok nagy nyomás alatt (általában 50 000 atmoszférában) és nagy (kb. 200 km) mélységben köbös kristályrácsot képeznek - maga a gyémánt. Az úgynevezett robbanócsövek kialakulása során a köveket a vulkáni magma viszi a felszínre.
A gyémánt kristályrácsának sematikus ábrázolása
A kivételes keménység az iparban is alkalmazható: a drágakőből késeket, fúrókat, vágószerszámokat és hasonló termékeket készítenek.
Ipari alkalmazás szükségesmesterséges gyémántok gyártásának kiterjesztésére kényszeríti. A közelmúltban a problémát a gyémántfilmek vágási felületekre történő klaszteres és ion-plazma lerakásával oldották meg.
A gyémántport (mind a természetes gyémántok feldolgozásából származó, mind a mesterségesen előállított hulladékot) csiszolóanyagként használják vágó- és csiszolókorongok, kerekek stb. Gyártásához.
Mi a különleges a gyémántokban?
A gyémánt fő megkülönböztető jellemzői a legmagasabbakásványok közül keménység (és egyben törékenység), az összes szilárd anyag közül a legnagyobb hővezető képesség 900-2300 W/(m K), magas törésmutató és diszperzió.
A gyémánt egy széles hézagú félvezető.Nagyon alacsony a levegőben lévő fém súrlódási együtthatója - csak 0,1, ami a kristály felületén adszorbeált gáz vékony filmrétegeinek kialakulásához kapcsolódik, amelyek egyfajta kenőanyagként működnek. Ha ilyen filmek nem képződnek, a súrlódási tényező növekszik, és eléri a 0,6-1,0 értéket.
A nagy keménység kivételesa gyémánt kopásállósága. Ugyancsak jellemzi a legmagasabb (más ismert anyagokkal összehasonlítva) rugalmassági modulus és a legkisebb tömörítési arány.
Olvadáspontja körülbelül 3 700-4000 ° C ~ 11 GPa nyomáson. A levegőben a gyémánt 850–1 000 ° C-on ég, tiszta oxigénáramban pedig halvány kék lánggal ég 720–800 ° C-on, teljesen szén-dioxiddá alakulva.
A gyémánt a Föld magjában lévő nyomás ötszörösét képes ellenállni
2021 január végén a tudósok megállapították, hogy a gyémánt képes elviselni a Föld magjában lévő nyomás ötszörösét meghaladó nyomást: az anyag szerkezete akkor is megmarad, ha 2 billió paszálra összenyomják.
A kutatások szerint a kő aznagy nyomáson metastabil: megtartja szerkezetét, annak ellenére, hogy ilyen körülmények között más, stabilabb struktúrák dominanciája várható. A gyémánt furcsa hatásainak extrém nyomáson történő tanulmányozása felfedheti a széndús exobolygók belső működését.
A széndús bolygók gyémántokból készülhetnek
Sok gyémántból készült bolygó lehet a Naprendszerünkön kívül. Így mondják az Arizonai Állami Egyetem és a Chicagói Egyetem tudósai.
Feltételezték, hogy a széndús exobolygók gyémántokból és szilícium-dioxidból állhatnak. A Földön a szilícium-dioxid elsősorban homok és kvarc formájában található meg.
A csillagok és a bolygók gázfelhőkből és kozmikus porból keletkeznek. És a gázok összetétele határozza meg, hogyan néz ki egy adott csillag és bolygó.
Alacsony szén-oxigén arányú bolygóa Földhöz hasonlóan szilikátokból (sók és észterek) és oxidokból áll, és kevés gyémántot tartalmaz. A gyémántok aránya a Földön csak 0,001% -a összetételének.
Napunktól eltérően más csillagok szén-oxigén aránya magasabb lehet. Vízzel kombinálva pedig szénben gazdag bolygók alakulhatnak ki ebben a környezetben.
Ennek a hipotézisnek a teszteléséhez kutassonA csoport kísérletet végzett, amelynek során magas hőmérséklet és nyomás felhasználásával szimulálták ezen széntartalmú exobolygók kémiai eredetét. A laboratóriumi munka eredményei azt mutatták, hogy magas hőmérsékleten és nyomáson a szilícium-karbid vízzel reagálva gyémántokká és kovasavdá vált.
Mit tudunk a szénbolygókról?
A szénbolygó a Földhöz hasonló exobolygó elméleti típusa, amelyet Mark Kuechner amerikai asztrofizikus jósolt meg.
Az ilyen típusú bolygók kialakulásának feltételemagas széntartalom a protoplanetáris korongban és alacsony oxigéntartalom. Kémiai tulajdonságait tekintve egy ilyen bolygó egészen különbözik a földi bolygóktól, mint például a Föld, a Mars és a Vénusz, amelyek főként szilícium és oxigén alapján épülnek fel, és összetételükben nincs sok szén.
A bolygó várhatóanvastartalmú mag, mint a többi földi bolygó. A felület alapja túlnyomórészt szilícium- és titán-karbid, valamint tiszta szén lesz.
Az is lehetséges, hogy vannak olyan területek, amelyekre teljesen kiterjedkilométer gyémánt. A légkört szénhidrogének és szén-dioxid alkotják. Az ilyen osztályú bolygón az élet potenciálisan lehetséges, ha a bolygón van víz, de az életformák a kis oxigénmennyiség miatt élesen különböznek a földitől, ami nem lesz elegendő a földi típusú szerves anyagok képződéséhez.
A Pulsar PSR 1257+12 tartalmazhat szenetbolygók, amelyek szupernóva-robbanás után keletkeztek egy egykori csillag szénrétegéből. Az ilyen típusú bolygók a galaktikus mag közelében helyezkedhetnek el, ahol a csillagok sok szenet tartalmaznak.
A szénbolygók átmérője és tömege nem különbözik a főleg vizet és szilíciumvegyületeket tartalmazó közönséges bolygóktól, ezért észlelés esetén még nem lehet elválasztani őket.
2014-ben a Yale Egyetem csillagászaiJohn Moriarty vezetésével modellt dolgoztak ki az exobolygók összetételének becslésére a bolygókat alkotó gáznemű korongok összetételében az évek során bekövetkezett változások alapján.
Megállapításaik szerint olyan lemezekben, ahol az aránya szén- és oxigénszint meghaladja a 0,8-at, a korong közepétől távolabb is kialakulhatnak szénben gazdag bolygók. Emellett a tudósok úgy vélik, hogy szénbolygók olyan korongokban is kialakulhatnak, ahol a szén és az oxigén aránya meglehetősen alacsony (0,65), de ebben az esetben az ilyen bolygók a csillaguk közelében alakulnak ki.
Ennek megfelelően a szénben gazdag bolygók sokkal gyakoribbak lehetnek, mint azt korábban gondolták.
A szénbolygó művészi ábrázolása. A bolygó színe sötét és vöröses a szénhidrogének jelenléte miatt.
Olvass tovább
Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak
A radarok megtalálták az utolsó alaszkai Tlingit erődöt. Több mint 100 éve keresik
A COVID-19-ből felépültek egyharmada visszatér a kórházba. Minden nyolcadik - meghal