O que é um diamante?
O diamante é um mineral, uma forma alotrópica cúbica de carbono. Em condições normais
O diamante é um semicondutor de grande abertura.Possui baixíssimo coeficiente de atrito sobre o metal no ar - apenas 0,1, que está associado à formação de finas películas de gás adsorvido na superfície do cristal, que desempenham o papel de uma espécie de lubrificante.
Uma das propriedades importantes dos diamantes éluminescência. Sob a influência da luz solar e especialmente do cátodo, do ultravioleta e dos raios X, as pedras começam a luminescer - brilham em cores diferentes.
Sob a influência de cátodo e raio-XTodos os tipos de diamantes brilham com radiação e sob a influência do ultravioleta - apenas alguns. A luminescência de raios-X é amplamente usada na prática para extrair pedras de rochas.
Diamante em rocha mãe
O diamante é semelhante a muitos minerais incolores -quartzo, topázio, zircão, que são freqüentemente usados como suas imitações. Difere em dureza - é o mais duro dos materiais naturais (na escala de Mohs - 10), propriedades ópticas, transparência para raios X, luminosidade em raios X, cátodo, raios ultravioleta.
O diamante é um mineral raro, mas ao mesmo tempo bastante difundido. Os depósitos industriais são conhecidos em todos os continentes, exceto na Antártica. Vários tipos de depósitos de pedra são conhecidos.
Por vários milhares de anos atrás, os diamantes emem escala industrial, eles foram extraídos de depósitos aluviais. Somente no final do século 19, quando os tubos de kimberlito diamantíferos foram descobertos pela primeira vez, ficou claro que eles não se formavam nos sedimentos dos rios.
Ainda não há informações sobre a origem e idade dos diamantesdados científicos precisos. Os cientistas aderem a diferentes hipóteses - magmática, manto, meteorito, fluido, existem até várias teorias exóticas.
A maioria se inclina para o magmático eteorias do manto, ao fato de que átomos de carbono sob alta pressão (geralmente 50.000 atmosferas) e em uma grande (cerca de 200 km) de profundidade formam uma rede de cristal cúbica - o próprio diamante. As pedras são carregadas para a superfície pelo magma vulcânico durante a formação dos chamados tubos de explosão.
Representação esquemática da estrutura cristalina de um diamante
A dureza excepcional encontra aplicação na indústria: a pedra preciosa é usada para fazer facas, brocas, cortadores e produtos similares.
Necessidade de aplicação industrialforças para expandir a produção de diamantes artificiais. Recentemente, o problema foi resolvido pela deposição de cluster e íon-plasma de filmes de diamante em superfícies de corte.
O pó de diamante (tanto um resíduo do processamento de diamantes naturais quanto aqueles obtidos artificialmente) é usado como um abrasivo na fabricação de discos de corte e esmerilhamento, rodas, etc.
O que há de especial nos diamantes?
As principais características distintivas de um diamante são as mais altasentre os minerais, dureza (e ao mesmo tempo fragilidade), a maior condutividade térmica entre todos os sólidos 900–2300 W/(m K), alto índice de refração e dispersão.
O diamante é um semicondutor de grande lacuna.Possui coeficiente de atrito muito baixo para o metal no ar - apenas 0,1, o que está associado à formação de finas películas de gás adsorvido na superfície do cristal, que atuam como uma espécie de lubrificante. Quando tais filmes não são formados, o coeficiente de atrito aumenta e atinge 0,6–1,0.
Alta dureza resulta em excepcionalresistência à abrasão do diamante. Também é caracterizado pelo maior (em comparação com outros materiais conhecidos) módulo de elasticidade e a menor taxa de compressão.
O ponto de fusão é de cerca de 3 700-4000 ° C a uma pressão de ~ 11 GPa. No ar, o diamante queima a 850-1.000 ° C, e em um fluxo de oxigênio puro ele queima com uma chama azul fraca a 720-800 ° C, convertendo-se completamente em dióxido de carbono.
O diamante pode suportar cinco vezes a pressão no núcleo da Terra.
No final de janeiro de 2021, os cientistas descobriram que um diamante pode suportar uma pressão cinco vezes maior do que a pressão no núcleo da Terra: a estrutura do material é preservada mesmo quando comprimido a 2 trilhões de pascais.
A pesquisa sugere que a pedra émetaestável a altas pressões: mantém sua estrutura, apesar de que, em tais condições, o domínio de outras estruturas mais estáveis é esperado. Estudar as peculiaridades de um diamante sob extrema pressão pode revelar o funcionamento interno de exoplanetas ricos em carbono.
Planetas ricos em carbono podem ser feitos de diamantes
Pode haver muitos planetas feitos de diamantes fora do nosso sistema solar. É o que dizem os cientistas da Universidade Estadual do Arizona e da Universidade de Chicago.
Eles levantaram a hipótese de que exoplanetas ricos em carbono podem ser compostos de diamantes e dióxido de silício. Na Terra, o dióxido de silício é encontrado principalmente na forma de areia e quartzo.
Estrelas e planetas são formados a partir de nuvens de gás e poeira cósmica. E é a composição dos gases que determina a aparência de uma determinada estrela e planeta.
Um planeta com baixa proporção de carbono para oxigêniocomo a Terra, será composto de silicatos (sais e ésteres) e óxidos e conterá poucos diamantes. A participação dos diamantes na Terra é de apenas 0,001% de sua composição.
Ao contrário do nosso Sol, outras estrelas podem ter uma proporção maior de carbono para oxigênio. E quando combinados com água, planetas ricos em carbono podem se formar neste ambiente.
Para testar esta hipótese, pesquiseO grupo conduziu um experimento simulando as origens químicas desses exoplanetas carbonáceos usando altas temperaturas e pressões. Os resultados do trabalho em laboratório mostraram que em alta temperatura e pressão, o carboneto de silício reagia com a água e se transformava em diamantes e sílica.
O que sabemos sobre os planetas de carbono?
Um planeta de carbono é um tipo teórico de exoplaneta semelhante à Terra que foi previsto pelo astrofísico americano Mark Kuechner.
Uma condição para a formação de planetas deste tipoé um alto teor de carbono no disco protoplanetário e um baixo teor de oxigênio. Em termos de propriedades químicas, tal planeta será bastante diferente de planetas terrestres como Terra, Marte e Vênus, que são construídos principalmente com base em silício e oxigênio, e não há muito carbono em sua composição.
Espera-se que o planeta tenhanúcleo contendo ferro, como outros planetas terrestres. A base da superfície será predominantemente carbonetos de silício e titânio, bem como carbono puro.
Também é possível que existam áreas totalmente cobertas porquilômetros de diamantes. A atmosfera será composta de hidrocarbonetos e dióxido de carbono. A vida em um planeta desta classe é potencialmente possível se o planeta tiver água, mas as formas de vida serão muito diferentes das terrestres devido à pequena quantidade de oxigênio, que não será suficiente para formar a matéria orgânica do tipo terrestre.
Pulsar PSR 1257+12 pode ter carbonoplanetas que se formaram após uma explosão de supernova a partir da camada de carbono de uma antiga estrela. Planetas deste tipo podem estar localizados perto do núcleo galáctico, onde as estrelas contêm muito carbono.
O diâmetro e a massa dos planetas de carbono não diferem dos planetas comuns, contendo principalmente água e compostos de silício, portanto ainda não é possível separá-los em caso de detecção.
Em 2014, astrônomos da Universidade de YaleLiderados por John Moriarty, desenvolveram um modelo para estimar a composição de exoplanetas com base nas mudanças ao longo dos anos na composição dos discos gasosos nos quais os planetas se formam.
De acordo com suas descobertas, em discos onde a proporçãoos níveis de carbono e oxigênio excedem 0,8, planetas ricos em carbono podem se formar mais longe do centro do disco. Além disso, os cientistas acreditam que os planetas de carbono podem se formar em discos onde a proporção de carbono para oxigênio é bastante baixa (0,65), mas neste caso tais planetas se formam perto de sua estrela.
Conseqüentemente, os planetas ricos em carbono podem ser muito mais comuns do que se pensava anteriormente.
Uma representação artística de um planeta de carbono. A cor do planeta é escura e avermelhada devido à presença de hidrocarbonetos.
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