Cos'è un diamante?
Il diamante è un minerale, una forma allotropica cubica di carbonio. In condizioni normali
Il diamante è un semiconduttore ad ampia distanza.Ha un coefficiente di attrito molto basso sul metallo nell'aria - solo 0,1, che è associato alla formazione di film sottili di gas adsorbito sulla superficie del cristallo, che svolgono il ruolo di una sorta di lubrificante.
Una delle proprietà importanti dei diamanti è la luminescenza. Sotto l'influenza della luce solare e soprattutto dei raggi catodici, ultravioletti e a raggi X, le pietre cominciano aIlluminare significa brillare in una varietà di colori.
Sotto l'influenza di catodo e raggi X.Tutti i tipi di diamanti brillano di radiazioni e sotto l'influenza dell'ultravioletto - solo pochi. La luminescenza a raggi X è ampiamente utilizzata nella pratica per estrarre pietre dalle rocce.
Diamante nella roccia madre
Il diamante è simile a molti minerali incolori -quarzo, topazio, zircone, che sono spesso usati come sue imitazioni. Differisce in durezza: è il più duro dei materiali naturali (sulla scala di Mohs - 10), proprietà ottiche, trasparenza per i raggi X, luminosità nei raggi X, catodo, raggi ultravioletti.
Il diamante è un minerale raro, ma allo stesso tempo abbastanza diffuso.I depositi industriali sono noti in tutti i continenti tranne l'Antartide.Sono noti diversi tipi di depositi di pietra.
Per diverse migliaia di anni fa, i diamanti insu scala industriale, sono stati estratti da depositi alluvionali. Solo alla fine del XIX secolo, quando furono scoperti i tubi di kimberlite diamantata, divenne chiaro che non si formavano nei sedimenti fluviali.
L'origine e l'età dei diamanti sono ancora poco conosciute.Gli scienziati aderiscono a diverse ipotesi: magmatica, mantello, meteorite, fluido, ci sono anche diverse teorie esotiche.
La maggior parte tende verso magmatico eteorie del mantello, al fatto che gli atomi di carbonio ad alta pressione (di solito 50.000 atmosfere) e ad una grande profondità (circa 200 km) formano un reticolo cristallino cubico - il diamante stesso. Le pietre vengono trasportate in superficie dal magma vulcanico durante la formazione dei cosiddetti tubi di esplosione.
Rappresentazione schematica del reticolo cristallino di un diamante
L'eccezionale durezza trova la sua applicazione nell'industria: viene utilizzata la gemmaper la fabbricazione di coltelli, trapani, frese e prodotti simili.
La necessità di applicazioni industriali sta costringendo all'espansione della produzione di diamanti artificiali.Deposizione a grappolo e al plasma ionico di film diamantati su superfici di taglio.
La polvere di diamante (sia uno scarto della lavorazione dei diamanti naturali che quelli ottenuti artificialmente) viene utilizzata come abrasivo per la fabbricazione di dischi da taglio e molatura, mole, ecc.
Cos'hanno di speciale i diamanti?
Le principali caratteristiche distintive del diamante sono la più alta durezza tra i minerali (e allo stesso tempo la fragilità), la più alta conducibilità termica tra tutti i solidi (900-2300 W/(m·K), l'alto indice di rifrazione e dispersione.
Il diamante è un semiconduttore a banda proibita con un coefficiente di attrito molto basso per il metallo nell'aria – solo 0,1, dovuto alla formazione di sottili film di gas adsorbito sulla superficie del cristallo, che svolgono il ruolo di una sorta di lubrificante.Quando tali film non si formano, il coefficiente di attrito aumenta e raggiunge0,6–1,0.
Risultati di elevata durezza eccezionaliresistenza all'abrasione del diamante. È inoltre caratterizzato dal modulo di elasticità più elevato (rispetto ad altri materiali noti) e dal rapporto di compressione più basso.
Il punto di fusione è di circa 3 700-4000 ° C a una pressione di ~ 11 GPa. Nell'aria, il diamante brucia a 850–1.000 ° C e in un flusso di ossigeno puro brucia con una debole fiamma blu a 720–800 ° C, convertendosi completamente in anidride carbonica.
Un diamante può resistere a una pressione cinque volte superiore nel nucleo terrestre
Alla fine di gennaio 2021, gli scienziati hanno scoperto che un diamante può resistere a una pressione cinque volte superiore alla pressione nel nucleo terrestre: la struttura del materiale è preservata anche se compressa a 2 trilioni di pascal.
La ricerca suggerisce che la pietra lo siametastabile ad alte pressioni: mantiene la sua struttura, nonostante in tali condizioni si preveda il predominio di altre strutture più stabili. Studiare le stranezze di un diamante sotto pressione estrema potrebbe rivelare il funzionamento interno di esopianeti ricchi di carbonio.
I pianeti ricchi di carbonio possono essere fatti di diamanti
Al di fuori del nostro sistema solare, potrebbero esserci molti pianeti fatti di diamanti.Questa è l'opinione degli scienziati dell'Arizona State University e dell'Università di Chicago.
Hanno ipotizzato che gli esopianeti ricchi di carbonio potrebbero essere composti da diamanti e biossido di silicio. Sulla Terra, il biossido di silicio si trova principalmente sotto forma di sabbia e quarzo.
Le stelle e i pianeti sono formati da nubi di gas e polvere cosmica.Ed è la composizione dei gas che determina l'aspetto di una stella o di un pianeta.
Un pianeta con un basso rapporto carbonio / ossigenocome la Terra, sarà composta da silicati (sali ed esteri) e ossidi e conterrà pochi diamanti. La quota di diamanti sulla Terra è solo lo 0,001% della sua composizione.
A differenza del nostro Sole, altre stelle possono avere un rapporto più elevato tra carbonio e ossigeno.E se combinati con l'acqua, i pianeti ricchi di carbonio possono formarsi in questo ambiente.
Per verificare questa ipotesi, ricercaIl gruppo ha condotto un esperimento simulando le origini chimiche di questi esopianeti carboniosi utilizzando temperature e pressioni elevate. I risultati del lavoro in laboratorio hanno mostrato che ad alta temperatura e pressione, il carburo di silicio ha reagito con l'acqua e si è trasformato in diamanti e silice.
Cosa sappiamo dei pianeti in carbonio?
Un pianeta di carbonio è un tipo teorico di pianeta simile a un esopianeta che è stato previsto dall'astrofisico americano Mark Küchner.
Una condizione per la formazione di pianeti di questo tipoè un alto contenuto di carbonio nel disco protoplanetario e un basso contenuto di ossigeno. In termini di proprietà chimiche, un tale pianeta sarà molto diverso dai pianeti terrestri come Terra, Marte e Venere, che sono costruiti principalmente sulla base di silicio e ossigeno, e non c'è molto carbonio nella loro composizione.
Ci si aspetta che il pianeta abbia un nucleo contenente ferro, simile ad altri pianeti terrestri.La superficie sarà basata principalmente su carburi di silicio e titanio, oltre che su carbonio puro.
È anche possibile che vi siano aree completamente coperte dachilometri di diamanti. L'atmosfera sarà composta da idrocarburi e anidride carbonica. La vita su un pianeta di questa classe è potenzialmente possibile se il pianeta ha l'acqua, ma le forme di vita differiranno nettamente da quelle terrestri a causa della piccola quantità di ossigeno, che non sarà sufficiente a formare materia organica di tipo terrestre.
PulsarPSR 1257 12 potrebbe avere pianeti di carbonio che si sono formati dopo l'esplosione di una supernova dallo strato di carbonio di una stella precedente.Pianeti di questo tipo possono trovarsi vicino al nucleo galattico, dove le stelle contengonomolto carbonio.
Il diametro e la massa dei pianeti di carbonio non differiscono dai pianeti ordinari, contenenti principalmente acqua e composti di silicio, quindi non è ancora possibile separarli in caso di rilevamento.
Nel 2014, gli astronomi dell'Università di Yale, guidati da John Moriarty, hanno sviluppato un modello per stimare la composizione degli esopianeti in base ai cambiamenti avvenuti nel corso degli anni nella composizione dei dischi gassosi in cui si formano i pianeti.
Secondo i loro risultati, nei dischi dove il rapportolivelli di carbonio e ossigeno superano 0,8, i pianeti ricchi di carbonio potrebbero formarsi più lontano dal centro del disco. Inoltre, gli scienziati ritengono che i pianeti di carbonio possano formarsi in dischi dove il rapporto tra carbonio e ossigeno è piuttosto basso (0,65), ma in questo caso tali pianeti si formano vicino alla loro stella.
Di conseguenza, i pianeti ricchi di carbonio potrebbero essere molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
Una rappresentazione artistica di un pianeta di carbonio. Il colore del pianeta è scuro e rossastro per la presenza di idrocarburi.
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