Čo je to diamant?
Diamant je minerál, kubická alotropná forma uhlíka. Za normálnych podmienok
Diamant je polovodič so širokým odstupom.Má veľmi nízky koeficient trenia o kov vo vzduchu - iba 0,1, čo súvisí s tvorbou tenkých vrstiev adsorbovaného plynu na povrchu kryštálu, ktoré zohrávajú úlohu určitého druhu maziva.
Jednou z dôležitých vlastností diamantov jeluminiscencia. Vplyvom slnečného žiarenia a najmä katódových, ultrafialových a röntgenových lúčov kamene začnú luminiscovať - žiariť rôznymi farbami.
Pod vplyvom katódy a röntgenového žiareniaVšetky typy diamantov žiaria žiarením a pod vplyvom ultrafialového žiarenia - iba pár. Röntgenová luminiscencia sa v praxi často používa na extrakciu kameňov z hornín.
Diamant v materskej skale
Diamant je podobný mnohým bezfarebným minerálom -kremeň, topaz, zirkón, ktoré sa často používajú ako jeho napodobeniny. Líši sa tvrdosťou - je to najtvrdší z prírodných materiálov (na Mohsovej stupnici - 10), optické vlastnosti, priehľadnosť pre röntgenové lúče, svietivosť v röntgenových lúčoch, katóda, ultrafialové lúče.
Diamant je vzácny, no zároveň dosť rozšírený minerál. Priemyselné ložiská sú známe na všetkých kontinentoch okrem Antarktídy. Je známych niekoľko typov kamenných ložísk.
Pred niekoľkými tisíc rokmi, diamanty vv priemyselnom meradle sa ťažili z naplavených ložísk. Až na konci 19. storočia, keď boli prvýkrát objavené kimberlitové rúry diamantovité, bolo zrejmé, že sa netvorili v riečnych sedimentoch.
Stále neexistujú žiadne informácie o pôvode a veku diamantovpresné vedecké údaje. Vedci sa držia rôznych hypotéz - magmatických, plášťových, meteoritových, fluidných a dokonca existuje niekoľko exotických teórií.
Väčšina sa prikláňa k magmatickým ateórie plášťov, na skutočnosť, že atómy uhlíka pod vysokým tlakom (zvyčajne 50 000 atmosfér) a vo veľkej (asi 200 km) hĺbke tvoria kubickú kryštálovú mriežku - samotný diamant. Kamene sú vynášané na povrch sopečnou magmou počas formovania takzvaných výbuchových trubíc.
Schematické znázornenie kryštálovej mriežky diamantu
Výnimočná tvrdosť nachádza uplatnenie v priemysle: drahokam sa používa na výrobu nožov, vrtákov, fréz a podobných výrobkov.
Potreba priemyselného využitianúti rozširovať výrobu umelých diamantov. V poslednej dobe sa problém rieši klastrovým a iónovo-plazmovým nanášaním diamantových filmov na rezné plochy.
Diamantový prášok (odpad zo spracovania prírodných diamantov aj odpad získaný umelo) sa používa ako brusivo na výrobu rezacích a brúsnych kotúčov, kotúčov atď.
Čo je zvláštne na diamantoch?
Hlavné charakteristické znaky diamantu sú najvyššiemedzi minerálmi tvrdosť (a zároveň krehkosť), najvyššia tepelná vodivosť spomedzi všetkých tuhých látok 900–2300 W/(m K), vysoký index lomu a disperzia.
Diamant je polovodič so širokou medzerou.Má veľmi nízky koeficient trenia pre kov vo vzduchu – iba 0,1, čo je spojené s tvorbou tenkých vrstiev adsorbovaného plynu na povrchu kryštálu, ktoré pôsobia ako druh maziva. Keď sa takéto filmy nevytvoria, koeficient trenia sa zvyšuje a dosahuje 0,6–1,0.
Vysoká tvrdosť má za následok výnimočné výsledkyoteruvzdornosť diamantu. Vyznačuje sa tiež najvyšším (v porovnaní s inými známymi materiálmi) modulom pružnosti a najnižším kompresným pomerom.
Teplota topenia je asi 3 700-4000 ° C pri tlaku ~ 11 GPa. Na vzduchu diamant horí pri 850–1 000 ° C a v prúde čistého kyslíka horí slabo modrým plameňom pri 720–800 ° C a úplne sa premieňa na oxid uhličitý.
Diamant odolá päťnásobku tlaku v zemskom jadre
Na konci januára 2021 vedci zistili, že diamant vydrží tlak päťkrát vyšší ako tlak v zemskom jadre: štruktúra materiálu je zachovaná aj po stlačení na 2 bilióny pascalov.
Výskum naznačuje, že kameň jemetastabilný pri vysokých tlakoch: zachováva si svoju štruktúru napriek tomu, že za takýchto podmienok sa predpokladá dominancia iných, stabilnejších štruktúr. Štúdium vrtochov diamantu pod extrémnym tlakom by mohlo odhaliť vnútorné fungovanie exoplanét bohatých na uhlík.
Planéty bohaté na uhlík môžu byť vyrobené z diamantov
Mimo našej slnečnej sústavy môže byť veľa planét vyrobených z diamantov. Tvrdia to vedci z Arizona State University a University of Chicago.
Predpokladali, že exoplanéty bohaté na uhlík môžu pozostávať z diamantov a oxidu kremičitého. Na Zemi sa oxid kremičitý nachádza predovšetkým vo forme piesku a kremeňa.
Hviezdy a planéty vznikajú z oblakov plynu a kozmického prachu. A práve zloženie plynov určuje, ako konkrétna hviezda a planéta vyzerajú.
Planéta s nízkym pomerom uhlíka k kyslíkupodobne ako Zem bude zložená z kremičitanov (solí a esterov) a oxidov a bude obsahovať niekoľko diamantov. Podiel diamantov na Zemi predstavuje iba 0,001% jej zloženia.
Na rozdiel od nášho Slnka môžu mať iné hviezdy vyšší pomer uhlíka ku kyslíku. A v spojení s vodou môžu v tomto prostredí vzniknúť planéty bohaté na uhlík.
Na vyskúšanie tejto hypotézy je potrebné preskúmaťSkupina uskutočnila experiment simulujúci chemický pôvod týchto uhlíkatých exoplanét pomocou vysokých teplôt a tlakov. Výsledky práce v laboratóriu ukázali, že pri vysokej teplote a tlaku karbid kremíka reagoval s vodou a zmenil sa na diamanty a oxid kremičitý.
Čo vieme o uhlíkových planétach?
Uhlíková planéta je teoretický typ exoplanéty podobnej Zemi, ktorú predpovedal americký astrofyzik Mark Kuechner.
Podmienka pre vznik planét tohto typuje vysoký obsah uhlíka v protoplanetárnom disku a nízky obsah kyslíka. Z hľadiska chemických vlastností sa takáto planéta bude dosť líšiť od suchozemských planét ako Zem, Mars a Venuša, ktoré sú postavené hlavne na báze kremíka a kyslíka a v ich zložení nie je veľa uhlíka.
Očakáva sa, že planéta bude maťjadro obsahujúce železo, podobne ako iné pozemské planéty. Základom povrchu budú prevažne karbidy kremíka a titánu, ako aj čistý uhlík.
Je tiež možné, že existujú oblasti úplne pokrytékilometrov diamantov. Atmosféra bude zložená z uhľovodíkov a oxidu uhličitého. Život na planéte tejto triedy je potenciálne možný, ak má planéta vodu, ale formy života sa budú výrazne líšiť od suchozemských kvôli malému množstvu kyslíka, ktoré nebude stačiť na vytvorenie organickej hmoty suchozemského typu.
Pulsar PSR 1257+12 môže mať uhlíkplanét, ktoré vznikli po výbuchu supernovy z uhlíkovej vrstvy bývalej hviezdy. Planéty tohto typu sa môžu nachádzať v blízkosti galaktického jadra, kde hviezdy obsahujú veľa uhlíka.
Priemer a hmotnosť uhlíkových planét sa nelíšia od bežných planét obsahujúcich hlavne vodu a zlúčeniny kremíka, preto ich v prípade detekcie ešte nie je možné oddeliť.
V roku 2014 astronómovia z Yale UniversityPod vedením Johna Moriartyho vyvinuli model na odhad zloženia exoplanét na základe zmien v priebehu rokov v zložení plynných diskov, v ktorých vznikajú planéty.
Podľa ich zistení v diskoch, kde je pomerhladiny uhlíka a kyslíka presahujú 0,8, planéty bohaté na uhlík sa môžu vytvárať ďalej od stredu disku. Vedci sa navyše domnievajú, že uhlíkové planéty sa môžu vytvárať na diskoch, kde je pomer uhlíka ku kyslíku dosť nízky (0,65), no v tomto prípade takéto planéty vznikajú blízko ich hviezdy.
V súlade s tým môžu byť planéty bohaté na uhlík oveľa bežnejšie, ako sa doteraz predpokladalo.
Umelecké zobrazenie uhlíkovej planéty. Farba planéty je tmavá a červenkastá kvôli prítomnosti uhľovodíkov.
Čítaj viac
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť
Radary našli poslednú Tlingitskú pevnosť na Aljaške. Hľadali ho už viac ako 100 rokov
Tretina z tých, ktorí sa zotavili z COVID-19, sa vracia do nemocnice. Každý ôsmy - zomiera