Ce este un diamant?
Diamantul este un mineral, o formă alotropică cubică de carbon. În condiții normale
Diamantul este un semiconductor cu decalaj larg.Are un coeficient de frecare foarte scăzut pe metal în aer - doar 0,1, care este asociat cu formarea de pelicule subțiri de gaz adsorbit pe suprafața cristalului, care joacă rolul unui fel de lubrifiant.
Una dintre proprietățile importante ale diamantelor este luminescența.Sub influența luminii solare și în special a razelor catodice, ultraviolete și cu raze X, pietrele încep săA lumina înseamnă a străluci într-o varietate de culori.
Sub influența catodului și a razelor X.Toate tipurile de diamante strălucesc cu radiații și sub influența ultraviolete - doar câteva. Luminiscența cu raze X este utilizată pe scară largă în practică pentru a extrage pietre din roci.
Diamant în roca mamă
Diamantul este similar cu multe minerale incolore -cuarț, topaz, zircon, care sunt adesea folosite ca imitații ale acestuia. Diferă în duritate - este cel mai dur material natural (pe scara Mohs - 10), proprietăți optice, transparență pentru raze X, luminozitate în raze X, catod, raze ultraviolete.
Diamantul este un mineral rar, dar în același timp destul de răspândit.Depozitele industriale sunt cunoscute pe toate continentele, cu excepția Antarcticii.Sunt cunoscute mai multe tipuri de depozite de piatră.
De câteva mii de ani în urmă, diamantele înla scară industrială, au fost extrase din zăcăminte aluvionare. Abia până la sfârșitul secolului al XIX-lea, când au fost descoperite pentru prima dată țevi diamantifere de kimberlit, a devenit clar că acestea nu s-au format în sedimentele fluviale.
Originea și vârsta diamantelor sunt încă puțin înțelese.Oamenii de știință aderă la diferite ipoteze - magmatice, manta, meteorit, fluid, există chiar și câteva teorii exotice.
Majoritatea se apleacă spre magmatic șiteoriile mantalei, până la faptul că atomii de carbon sub presiune ridicată (de obicei 50.000 atmosfere) și la o adâncime mare (aproximativ 200 km) formează o rețea de cristal cubic - diamantul în sine. Pietrele sunt transportate la suprafață de magma vulcanică în timpul formării așa-numitelor tuburi de explozie.
Reprezentarea schematică a rețelei de cristal a unui diamant
Duritatea excepțională își găsește aplicația în industrie: se folosește piatra prețioasăpentru fabricarea cuțitelor, burghielor, tăietoarelor și a produselor similare.
Nevoia de aplicații industriale forțează extinderea producției de diamante artificiale.Depunerea cluster și ion-plasmă a filmelor diamantate pe suprafețele de tăiere.
Pulberea de diamant (atât deșeuri provenite din prelucrarea diamantelor naturale, cât și cele obținute artificial) este utilizată ca abraziv pentru fabricarea discurilor de tăiere și măcinare, a roților etc.
Ce este special la diamante?
Principalele caracteristici distinctive ale diamantului sunt cea mai mare duritate dintre minerale (și în același timp fragilitate), cea mai mare conductivitate termică dintre toate solidele (900-2300 W / (m·K), indicele de refracție ridicat și dispersia.
Diamond este un semiconductor cu bandă largă, cu un coeficient foarte scăzut de frecare pentru metalul din aer – doar 0,1, care se datorează formării de filme subțiri de gaz adsorbit pe suprafața cristalului, care joacă rolul unui fel de lubrifiant.Atunci când nu se formează astfel de filme, coeficientul de frecare crește și ajunge0,6–1,0.
Duritatea ridicată are un rezultat excepționalrezistența la abraziune a diamantului. Se caracterizează, de asemenea, prin cel mai înalt (comparativ cu alte materiale cunoscute) modul de elasticitate și cel mai mic raport de compresie.
Punctul de topire este de aproximativ 3 700-4000 ° C la o presiune de ~ 11 GPa. În aer, diamantul arde la 850-1.000 ° C, iar într-un curent de oxigen pur arde cu o flacără albastră slabă la 720-800 ° C, transformându-se complet în dioxid de carbon.
Un diamant poate rezista la o presiune de cinci ori mai mare decât în miezul Pământului
La sfârșitul lunii ianuarie 2021, oamenii de știință au descoperit că un diamant poate rezista la o presiune de cinci ori mai mare decât presiunea din miezul Pământului: structura materialului este păstrată chiar și atunci când este comprimată la 2 trilioane de pascali.
Cercetările sugerează că piatra estemetastabil la presiuni ridicate: își păstrează structura, în ciuda faptului că în astfel de condiții este de așteptat dominarea altor structuri mai stabile. Studierea ciudățenilor unui diamant sub presiune extremă ar putea dezvălui funcționarea interioară a exoplanetelor bogate în carbon.
Planetele bogate în carbon pot fi făcute din diamante
În afara sistemului nostru solar, pot exista multe planete făcute din diamante.Aceasta este opinia oamenilor de știință de la Universitatea de Stat din Arizona și de la Universitatea din Chicago.
Ei au emis ipoteza că exoplanetele bogate în carbon ar putea fi compuse din diamante și dioxid de siliciu. Pe Pământ, dioxidul de siliciu se găsește în principal sub formă de nisip și cuarț.
Stelele și planetele sunt formate din nori de gaz și praf cosmic.Compoziția gazelor este cea care determină cum arată o stea sau o planetă.
O planetă cu un raport de carbon scăzut la oxigenla fel ca Pământul, va fi compus din silicați (săruri și esteri) și oxizi și va conține puține diamante. Ponderea diamantelor pe Pământ este doar 0,001% din compoziția sa.
Spre deosebire de Soarele nostru, alte stele pot avea un raport mai mare de carbon la oxigen.Și atunci când sunt combinate cu apa, planetele bogate în carbon se pot forma în acest mediu.
Pentru a testa această ipoteză, cerceteazăGrupul a efectuat un experiment care simulează originile chimice ale acestor exoplanete carbonice folosind temperaturi și presiuni ridicate. Rezultatele muncii în laborator au arătat că la temperaturi și presiuni ridicate, carbură de siliciu a reacționat cu apă și s-a transformat în diamante și silice.
Ce știm despre planetele de carbon?
O planetă de carbon este un tip teoretic de planetă asemănătoare exoplanetelor care a fost prezis de astrofizicianul american Mark Küchner.
O condiție pentru formarea planetelor de acest tipeste un conținut ridicat de carbon în discul protoplanetar și un conținut scăzut de oxigen. În ceea ce privește proprietățile chimice, o astfel de planetă va fi destul de diferită de planetele terestre, cum ar fi Pământul, Marte și Venus, care sunt construite în principal pe bază de siliciu și oxigen și nu există prea mult carbon în compoziția lor.
Se așteaptă ca planeta să aibă un nucleu care conține fier, similar cu alte planete terestre.Suprafața se va baza în principal pe carburi de siliciu și titan, precum și pe carbon pur.
De asemenea, este posibil să existe zone acoperite complet dekilometri de diamante. Atmosfera va fi compusă din hidrocarburi și dioxid de carbon. Viața pe o planetă din această clasă este posibilă dacă planeta are apă, dar formele de viață vor diferi brusc de cele terestre datorită cantității mici de oxigen, care nu va fi suficientă pentru a forma materie organică de tip terestru.
PulsarPSR 1257 12 ar putea avea planete de carbon care s-au format după explozia unei supernove din stratul de carbon al unei foste stele.Planetele de acest tip se pot afla în apropierea nucleului galactic, unde stelele conțino mulțime de carbon.
Diametrul și masa planetelor de carbon nu diferă de planetele obișnuite, care conțin în principal compuși de apă și siliciu, deci nu este încă posibilă separarea lor în caz de detectare.
În 2014, astronomii de la Universitatea YaleConduși de John Moriarty, ei au dezvoltat un model de estimare a compoziției exoplanetelor pe baza modificărilor de-a lungul anilor în compoziția discurilor gazoase în care se formează planetele.
Conform constatărilor lor, în discuri în care raportulnivelurile de carbon și oxigen depășesc 0,8, planetele bogate în carbon se pot forma mai departe de centrul discului. În plus, oamenii de știință cred că planetele de carbon se pot forma pe discuri în care raportul dintre carbon și oxigen este destul de scăzut (0,65), dar în acest caz astfel de planete se formează aproape de steaua lor.
În consecință, planetele bogate în carbon pot fi mult mai comune decât se credea anterior.
O descriere artistică a unei planete de carbon. Culoarea planetei este închisă și roșiatică datorită prezenței hidrocarburilor.
Citeste mai mult
Avortul și știința: ce se va întâmpla cu copiii care vor naște
Radarele au găsit ultimul fort Tlingit din Alaska. Îl caută de peste 100 de ani
O treime dintre cei care și-au revenit din COVID-19 se întorc la spital. La fiecare opt - moare