Wat is een diamant?
Diamant is een mineraal, een kubieke allotrope vorm van koolstof. Onder normale omstandigheden
Diamant is een halfgeleider met brede opening.Het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt op metaal in lucht - slechts 0,1, wat wordt geassocieerd met de vorming van dunne films van geadsorbeerd gas op het kristaloppervlak, die de rol spelen van een soort smeermiddel.
Een van de belangrijke eigenschappen van diamanten isluminescentie. Onder invloed van zonlicht en vooral kathode-, ultraviolet- en röntgenstraling beginnen stenen te luminesceren - gloeien in verschillende kleuren.
Onder invloed van kathode en röntgenstralingAlle soorten diamanten gloeien van straling, en onder invloed van ultraviolet - slechts een paar. Röntgenluminescentie wordt in de praktijk veel gebruikt om stenen uit gesteenten te halen.
Diamant in bovenliggende rots
Diamant is vergelijkbaar met veel kleurloze mineralen -kwarts, topaas, zirkoon, die vaak als imitaties worden gebruikt. Verschilt in hardheid - het is de moeilijkste van natuurlijke materialen (op de schaal van Mohs - 10), optische eigenschappen, transparantie voor röntgenstralen, helderheid in röntgenstralen, kathode, ultraviolette stralen.
Diamant is een zeldzaam, maar tegelijkertijd vrij wijdverspreid mineraal. Industriële afzettingen zijn bekend op alle continenten behalve Antarctica. Er zijn verschillende soorten steenafzettingen bekend.
Al duizenden jaren geleden kwamen diamanten binnenop industriële schaal werden ze gewonnen uit alluviale afzettingen. Pas tegen het einde van de 19e eeuw, toen diamanthoudende kimberlietpijpen voor het eerst werden ontdekt, werd duidelijk dat ze niet in riviersedimenten werden gevormd.
Er is nog steeds geen informatie over de herkomst en ouderdom van diamantennauwkeurige wetenschappelijke gegevens. Wetenschappers houden zich aan verschillende hypothesen: magmatisch, mantel, meteoriet, vloeistof, en er zijn zelfs verschillende exotische theorieën.
De meeste neigen naar magmatisch enmanteltheorieën, tot het feit dat koolstofatomen onder hoge druk (meestal 50.000 atmosfeer) en op een grote (ongeveer 200 km) diepte een kubisch kristalrooster vormen - de diamant zelf. Stenen worden door vulkanisch magma naar de oppervlakte gedragen tijdens de vorming van de zogenaamde explosiebuizen.
Schematische weergave van het kristalrooster van een diamant
Uitzonderlijke hardheid vindt zijn toepassing in de industrie: de edelsteen wordt gebruikt om messen, boren, cutters en soortgelijke producten te maken.
Behoefte aan industriële toepassingkrachten om de productie van kunstmatige diamanten uit te breiden. Onlangs is dit probleem opgelost door cluster- en ion-plasma-afzetting van diamantfilms op snijoppervlakken.
Diamantpoeder (zowel afval van de verwerking van natuurlijke diamanten als kunstmatig verkregen) wordt gebruikt als schuurmiddel voor de vervaardiging van doorslijp- en slijpschijven, -wielen enz.
Wat is er speciaal aan diamanten?
De belangrijkste onderscheidende kenmerken van een diamant zijn de hoogsteonder de mineralen, hardheid (en tegelijkertijd brosheid), de hoogste thermische geleidbaarheid van alle vaste stoffen 900–2300 W/(m·K), hoge brekingsindex en dispersie.
Diamant is een halfgeleider met grote opening.Het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt voor metaal in de lucht - slechts 0,1, wat verband houdt met de vorming van dunne films van geadsorbeerd gas op het oppervlak van het kristal, die als een soort smeermiddel werken. Wanneer dergelijke films niet worden gevormd, neemt de wrijvingscoëfficiënt toe en bereikt deze 0,6–1,0.
Hoge hardheid resulteert in uitzonderlijkslijtvastheid van diamant. Het wordt ook gekenmerkt door de hoogste (in vergelijking met andere bekende materialen) elasticiteitsmodulus en de laagste compressieverhouding.
Het smeltpunt is ongeveer 3700-4000 ° C bij een druk van ~ 11 GPa. In lucht brandt de diamant bij 850–1.000 ° C, en in een stroom zuivere zuurstof brandt hij met een zwakke blauwe vlam bij 720–800 ° C, volledig omgezet in kooldioxide.
Diamant is bestand tegen vijf keer de druk in de kern van de aarde.
Eind januari 2021 ontdekten wetenschappers dat een diamant bestand is tegen een druk die vijf keer hoger is dan de druk in de kern van de aarde: de structuur van het materiaal blijft behouden, zelfs als het wordt samengedrukt tot 2 biljoen pascal.
Onderzoek suggereert dat de steen dat ismetastabiel bij hoge drukken: het behoudt zijn structuur, ondanks het feit dat onder dergelijke omstandigheden de dominantie van andere, stabielere structuren wordt verwacht. Het bestuderen van de eigenaardigheden van een diamant onder extreme druk zou de innerlijke werking van koolstofrijke exoplaneten kunnen onthullen.
Koolstofrijke planeten kunnen worden gemaakt van diamanten
Er kunnen veel planeten zijn gemaakt van diamanten buiten ons zonnestelsel. Dat zeggen wetenschappers van de Arizona State University en de University of Chicago.
Ze veronderstelden dat koolstofrijke exoplaneten zouden kunnen bestaan uit diamanten en siliciumdioxide. Op aarde wordt siliciumdioxide voornamelijk aangetroffen in de vorm van zand en kwarts.
Sterren en planeten worden gevormd uit gaswolken en kosmisch stof. En het is de samenstelling van gassen die bepaalt hoe een bepaalde ster en planeet eruit ziet.
Een planeet met een lage koolstof / zuurstofverhoudingnet als de aarde zal het zijn samengesteld uit silicaten (zouten en esters) en oxiden en weinig diamanten bevatten. Het aandeel diamanten op aarde is slechts 0,001% van de samenstelling.
In tegenstelling tot onze zon hebben andere sterren mogelijk een hogere koolstof-zuurstofverhouding. En in combinatie met water kunnen zich in deze omgeving koolstofrijke planeten vormen.
Om deze hypothese te testen, onderzoekDe groep voerde een experiment uit waarbij de chemische oorsprong van deze koolstofhoudende exoplaneten werd gesimuleerd met behulp van hoge temperaturen en drukken. De resultaten van het werk in het laboratorium toonden aan dat bij hoge temperatuur en druk siliciumcarbide reageerde met water en veranderde in diamanten en silica.
Wat weten we over koolstofplaneten?
Een koolstofplaneet is een theoretisch type aardachtige exoplaneet dat werd voorspeld door de Amerikaanse astrofysicus Mark Kuechner.
Een voorwaarde voor de vorming van planeten van dit typeis een hoog koolstofgehalte in de protoplanetaire schijf en een laag zuurstofgehalte. Zo'n planeet zal qua chemische eigenschappen heel anders zijn dan terrestrische planeten zoals de aarde, Mars en Venus, die voornamelijk op basis van silicium en zuurstof zijn gebouwd, en er zit niet veel koolstof in hun samenstelling.
Er wordt verwacht dat de planeet dat zal hebbenijzerhoudende kern, net als andere aardse planeten. De basis van het oppervlak zal voornamelijk bestaan uit silicium- en titaniumcarbiden, evenals pure koolstof.
Het is ook mogelijk dat er gebieden volledig onder vallenkilometers diamanten. De atmosfeer zal bestaan uit koolwaterstoffen en kooldioxide. Leven op een planeet van deze klasse is potentieel mogelijk als de planeet water heeft, maar levensvormen zullen sterk verschillen van aardse door de kleine hoeveelheid zuurstof, die niet genoeg zal zijn om organisch materiaal van het aardse type te vormen.
Pulsar PSR 1257+12 kan koolstof bevattenplaneten die zijn ontstaan na een supernova-explosie uit de koolstoflaag van een voormalige ster. Planeten van dit type bevinden zich mogelijk in de buurt van de galactische kern, waar sterren veel koolstof bevatten.
De diameter en massa van koolstofplaneten verschillen niet van gewone planeten, die voornamelijk water en siliciumverbindingen bevatten, dus het is nog niet mogelijk om ze te scheiden bij detectie.
In 2014 ontdekten astronomen van de Yale UniversityOnder leiding van John Moriarty ontwikkelden ze een model om de samenstelling van exoplaneten te schatten op basis van veranderingen door de jaren heen in de samenstelling van de gasschijven waarin planeten ontstaan.
Volgens hun bevindingen, in schijven waar de verhoudinghet koolstof- en zuurstofniveau hoger is dan 0,8, kunnen koolstofrijke planeten zich verder van het midden van de schijf vormen. Bovendien geloven wetenschappers dat koolstofplaneten zich kunnen vormen in schijven waar de verhouding tussen koolstof en zuurstof vrij laag is (0,65), maar in dit geval vormen dergelijke planeten zich dicht bij hun ster.
Dienovereenkomstig kunnen koolstofrijke planeten veel vaker voorkomen dan eerder werd gedacht.
Een artistieke voorstelling van een koolstofplaneet. De kleur van de planeet is donker en roodachtig door de aanwezigheid van koolwaterstoffen.
Lees verder
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen
Radars hebben het laatste Tlingit-fort in Alaska gevonden. Ze zoeken hem al meer dan 100 jaar
Een derde van degenen die hersteld zijn van COVID-19 keert terug naar het ziekenhuis. Elke achtste - sterft