Vad är en diamant?
Diamant är ett mineral, en kubisk allotrop form av kol. Under normala förhållanden
Diamond är en halvledare med stort gap.Den har en mycket låg friktionskoefficient på metall i luft - endast 0,1, vilket är förknippat med bildandet av tunna filmer av adsorberad gas på kristallytan, som spelar rollen som ett slags smörjmedel.
En av de viktiga egenskaperna hos diamanter ärluminescens. Under påverkan av solljus och särskilt katod, ultraviolett och röntgenstrålar börjar stenar att luminescera - glöda i olika färger.
Under påverkan av katod och röntgenalla typer av diamanter lyser av strålning och under påverkan av ultraviolett - bara ett fåtal. Röntgen luminescens används ofta i praktiken för att extrahera stenar från stenar.
Diamant i förälderrock
Diamant liknar många färglösa mineraler -kvarts, topas, zirkon, som ofta används som dess imitationer. Skiljer sig i hårdhet - det är det hårdaste av naturliga material (på Mohs-skalan - 10), optiska egenskaper, transparens för röntgenstrålar, ljusstyrka i röntgenstrålar, katod, ultraviolett strålning.
Diamant är ett sällsynt, men samtidigt ganska utbrett mineral. Industriella fyndigheter är kända på alla kontinenter utom Antarktis. Flera typer av stenavlagringar är kända.
För flera tusen år sedan, diamanter ii industriell skala utvanns de från alluviala avlagringar. Först i slutet av 1800-talet, när diamantformiga kimberlitrör upptäcktes, blev det klart att de inte bildades i flodsediment.
Det finns fortfarande ingen information om diamanternas ursprung och ålderexakta vetenskapliga data. Forskare följer olika hypoteser - magmatisk, mantel, meteorit, vätska, det finns till och med flera exotiska teorier.
De flesta lutar sig mot magmatisk ochmantelteorier, till det faktum att kolatomer under högt tryck (vanligtvis 50 000 atmosfärer) och på ett stort (cirka 200 km) djup bildar ett kubiskt kristallgitter - diamanten själv. Stenar bärs upp till ytan av vulkanisk magma under bildandet av de så kallade explosionsrören.
Schematisk representation av kristallgitteret hos en diamant
Exceptionell hårdhet finner sin tillämpning inom industrin: ädelstenen används för att tillverka knivar, borrar, fräsar och liknande produkter.
Behov för industriell tillämpningkrafter att utöka produktionen av konstgjorda diamanter. Nyligen har problemet lösts genom kluster- och jonplasmaavsättning av diamantfilmer på skärytor.
Diamantpulver (både avfall från bearbetning av naturliga diamanter och de som erhållits på konstgjord väg) används som slipmedel för tillverkning av skär- och slipskivor, hjul etc.
Vad är speciellt med diamanter?
De främsta utmärkande egenskaperna hos en diamant är de högstabland mineraler, hårdhet (och samtidigt sprödhet), den högsta värmeledningsförmågan bland alla fasta ämnen 900–2300 W/(m K), högt brytningsindex och dispersion.
Diamond är en halvledare med breda gap.Den har en mycket låg friktionskoefficient för metall i luft - endast 0,1, vilket är förknippat med bildandet av tunna filmer av adsorberad gas på kristallens yta, som fungerar som ett slags smörjmedel. När sådana filmer inte bildas ökar friktionskoefficienten och når 0,6–1,0.
Hög hårdhet resulterar i exceptionellnötningsbeständighet hos diamant. Det kännetecknas också av den högsta (jämfört med andra kända material) elasticitetsmodul och det lägsta kompressionsförhållandet.
Smältpunkten är cirka 3 700-4000 ° C vid ett tryck av ~ 11 GPa. I luften brinner diamanten vid 850–1 000 ° C och i en ström av rent syre brinner den med en svag blå flamma vid 720–800 ° C och omvandlas helt till koldioxid.
Diamant tål fem gånger trycket i jordens kärna
I slutet av januari 2021 fann forskare att en diamant tål ett tryck fem gånger högre än trycket i jordens kärna: materialets struktur bevaras även när den komprimeras till 2 biljoner pascal.
Forskning tyder på att stenen ärmetastabilt vid höga tryck: den behåller sin struktur trots att man förväntar sig dominans av andra, mer stabila strukturer under sådana förhållanden. Att studera en diamants egenheter under extremt tryck kan avslöja de inre funktionerna hos kolrika exoplaneter.
Kolrika planeter kan göras av diamanter
Det kan finnas många planeter gjorda av diamanter utanför vårt solsystem. Så säger forskare från Arizona State University och University of Chicago.
De antog att kolrika exoplaneter kan bestå av diamanter och kiseldioxid. På jorden finns kiseldioxid främst i form av sand och kvarts.
Stjärnor och planeter bildas av gasmoln och kosmiskt stoft. Och det är sammansättningen av gaser som avgör hur en viss stjärna och planet ser ut.
En planet med ett lågt kol-syreförhållandePrecis som jorden kommer den att bestå av silikater (salter och estrar) och oxider och kommer att innehålla få diamanter. Andelen diamanter på jorden är bara 0,001% av dess sammansättning.
Till skillnad från vår sol kan andra stjärnor ha ett högre förhållande mellan kol och syre. Och i kombination med vatten kan kolrika planeter bildas i den här miljön.
För att testa denna hypotes, forskningGruppen genomförde ett experiment som simulerade det kemiska ursprunget till dessa kolhaltiga exoplaneter med höga temperaturer och tryck. Resultaten av arbetet i laboratoriet visade att kiselkarbid vid hög temperatur och tryck reagerade med vatten och förvandlades till diamanter och kiseldioxid.
Vad vet vi om kolplaneter?
En kolplanet är en teoretisk typ av jordliknande exoplanet som förutspåddes av den amerikanske astrofysikern Mark Kuechner.
Ett villkor för bildandet av planeter av denna typär ett högt kolinnehåll i den protoplanetära skivan och ett lågt syreinnehåll. När det gäller kemiska egenskaper kommer en sådan planet att skilja sig ganska från markbundna planeter som Jorden, Mars och Venus, som huvudsakligen är byggda på grundval av kisel och syre, och det finns inte mycket kol i deras sammansättning.
Planeten förväntas hajärnhaltig kärna, liksom andra jordiska planeter. Ytans grund kommer att vara övervägande kisel- och titankarbider samt rent kol.
Det är också möjligt att det finns områden helt täckta avkilometer diamanter. Atmosfären kommer att bestå av kolväten och koldioxid. Liv på en planet i denna klass är potentiellt möjligt om planeten har vatten, men livsformerna kommer att skilja sig kraftigt från den markbundna på grund av den lilla mängden syre, som inte räcker för att bilda organiskt material av markbunden typ.
Pulsar PSR 1257+12 kan ha kolplaneter som bildades efter en supernovaexplosion från kolskiktet av en före detta stjärna. Planeter av denna typ kan vara belägna nära den galaktiska kärnan, där stjärnor innehåller mycket kol.
Diametern och massan av kolplaneter skiljer sig inte från vanliga planeter, som huvudsakligen innehåller vatten och kiselföreningar, så det är ännu inte möjligt att separera dem vid upptäckt.
2014, astronomer från Yale UniversityUnder ledning av John Moriarty utvecklade de en modell för att uppskatta sammansättningen av exoplaneter baserat på förändringar under åren i sammansättningen av de gasformiga skivorna där planeter bildas.
Enligt deras resultat, i skivor där förhållandetkol- och syrenivåerna överstiger 0,8, kan kolrika planeter bildas längre från skivans mitt. Dessutom tror forskare att kolplaneter kan bildas i skivor där förhållandet mellan kol och syre är ganska lågt (0,65), men i det här fallet bildas sådana planeter nära sin stjärna.
Följaktligen kan kolrika planeter vara mycket vanligare än man tidigare trott.
En konstnärlig skildring av en koldioxidplanet. Planetens färg är mörk och rödaktig på grund av närvaron av kolväten.
Läs mer
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda
Radarer har hittat det sista Tlingit-fortet i Alaska. De har letat efter honom i över 100 år
En tredjedel av dem som har återhämtat sig från COVID-19 återvänder till sjukhuset. Var åttonde - dör