Температура плавления алмаза и другие его свойства
Температура плавления алмаза — это одна из характеристик драгоценности, которая до сих пор не изучена в полном объеме. Камень имеет уникальные свойства, которые ценятся не только в ювелирном деле, но и в промышленности. И температура плавления не стала исключением из правил.
Некоторые минералоги и исследователи объясняют такие странные характеристики алмаза его космическим происхождением. То есть, предполагают, что материал попал на планету после падения большого количества метеоритов и остался в недрах земли.
Базовые характеристики алмаза
В качестве примера можно привести то, что алмаз обладает наивысшей твердостью по шкале Мооса, при этом камень хрупкий. Вещество является диэлектриком и изолятором. Алмаз обладает самой прочной упаковкой, то есть кристаллической решеткой. Структура состоит из одного атома углерода, который в природе является горючим и имеет аллотропные модификации. Самой известной формой элемента, помимо алмаза, является графит.
Ученые неоднократно проводили опыты, а также эксперименты, которые были связаны с модификациями углерода. В частности, во время плавления хотели добиться и посмотреть, не будет ли перехода алмаза в графит и наоборот. Одними из последних исследователей, которые занимались вопросом плавления, была группа физиков из университета в Калифорнии. Опыт проводился в 2010 году, и целью ученых был перевод алмаза в жидкое состояние.
Температура плавления алмаза
Сложность заключалась в том, что с повышением температуры вещество превращается в графит. Поэтому, вместе с температурой, приходилось повышать и давление. Интересно, что в обратную сторону процесс провести нельзя: графит не превращается в алмаз без затравки даже под действием высоких температур.
Показатель плавления вещества
Если верить уже проведенным исследованиям, то показатели плавления алмаза находятся на таком уровне:
С доступом кислорода вещество сгорает при температуре 850-1000 градусов Цельсия.
Алмаз горит синим пламенем, после чего исчезает бесследно, превратившись в углекислый газ. В этом убедились ученые из Италии Тарджони и Аверани на собственном опыте. Еще в 1694 году они решили провести эксперимент и соединить два мелких бриллианта в один крупный. Несколько попыток закончилось сгоранием драгоценностей.
- Плавного расплавления добиться очень сложно. Для этого необходимо проводить эксперименты без доступа кислорода и в устройствах с переменой давления.
- Без доступа кислорода горение алмаза происходит при повышении показателей температуры до 1800-2000 градусов Цельсия, и вещество превращается в графит.
- Плавление происходит на уровне 3700-4000 градусов Цельсия, но достичь таких температур в лабораториях получается с большим трудом.
Кривую плавления алмаза построить тяжело, она получается аномальной, учитывается и наличие кислорода в процессе. Сходства и стандартов, как у других веществ, нет. Поэтому показатель неточный и может измениться после очередных экспериментов.
Ученые взяли алмаз небольшого веса, и плавление происходило под действием ударной волны. Волну создавали наносекундные лазерные импульсы. Жидкий алмаз, то есть расплавленный материал, действительно был получен в ходе эксперимента при давлении в 40 миллионов атмосфер.
Но при постепенном повышении давления и температуры до 50 000 по Кельвину на жидкой поверхности алмаза стали появляться твердые частицы. При этом неожиданным открытием стало то, что частицы не тонут в жидкости, а плавают, как кубики льда, напоминая айсберги. Жидкость не меняется и не кипит в процессе дальнейшего нагревания. При понижении давления и сохранении температуры на том же уровне частицы становились больше и склеивались в одно целое. В дальнейшем алмаз постепенно переходил в твердое состояние. Несколько «айсбергов» склеиваются между собой, жидкость не испаряется в процессе.
В обычных условиях на земле такого состояния углерода добиться нельзя. Но исследователи думают, что в недрах таких планет, как Нептун и Уран, углерод содержится именно в таком кипящем состоянии.
Подтверждения или материалов на эту тему нет, но большинство ученых согласно с гипотезой. А также это предположение объясняет странное действие магнитных полей планет. Эти небесные тела являются единственными в Солнечной системе, у кого нет четких географических полюсов, они все время перемещаются. Тщательнее исследовать планеты не получается, поскольку моделирование ситуации на земле или отправление экспедиций к этим планетам — дорогостоящий и трудоемкий процесс.
А вот еще один эксперимент был посвящен превращению алмаза в углекислый газ. Для этого ученые воздействовали на алмаз мощными ультрафиолетовыми лучами, после чего в камне образовывались углубления в месте воздействия. Камень выгорает и переходит в газообразное агрегатное состояние.
Производство лазеров на основе алмазов — изобретение, не имеющее смысла. Такие приборы ломаются и становятся непригодными к использованию. Но, конечно, не стоит переживать о том, можно ли носить камень летом под действием солнца — обычный ультрафиолет не повредит алмазу.
Чтоб удалить один микрограмм минерала, нужно выдерживать камень под ультрафиолетом почти 10 миллиардов лет.
Интересен и тот феномен, что во время пайки изделий с бриллиантами в ювелирных магазинах, камень поддается нагреванию и обработке. Часто ювелиры паяют изделия с бриллиантами. Но такие действия могут закончиться помутнением камня, и владельцу придется отдавать его на переогранку. Опасно находиться над горелкой бриллиантам с микротрещинами или другими повреждениями — хрупкий камень рассыплется на части.
Каждый эксперимент внес свой вклад в исследование вещества под названием алмаз. К сожалению, до конца феномен плавления алмаза объяснить не удается. Зато новым ученым есть к чему стремиться, поле для исследований готово и человечество ждет открытий. Характеристика алмаза пригодится в производстве и в искусственном выращивании вещества. А также она поможет в исследовании космоса.
Температура плавления алмазов
Как рассчитать доверительную погрешность калибратора, чтобы удовлетворить требования поверочной схемы? Далее
Сможет ли человек отказаться от животноводства и найти более совеременный способ получения полноценного белка? Далее
Печенье у всех разное, но обязательно ароматное, а «козули» – самые красивые. Далее
Как у нас в России поверяют ИК медицинские термометры? Их очень много сейчас в обиходе, причем в основном зарубежного производства. Какие действуют правила применения и методики поверки и вообще надо ли их поверять? Далее
Курение очень вредно. Но этот вред, как оказалось, связан не с никотином, а с дымом сигареты, с продуктами горения. Далее
Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели.
Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее
Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной — страшилки в Интернете. Далее
451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее
При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее
13.12.2010 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 38497 | Комментарии (3)
В начале 2010 года группа физиков из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, Калифорнийского университета в Беркли и Рочестерского университета провела уникальные измерения температуры плавления алмаза.
«Особенность эксперимента заключается в том, что простым повышением температуры перехода в жидкое состояние добиться невозможно, — объясняет ведущий автор исследования Джон Эггерт. — Приходится создавать высочайшее давление, что резко усложняет процесс измерения». Увеличивать давление необходимо для того, чтобы алмаз в процессе нагревания не превращался в графит.
По данным БСЭ, на которые ссылается Википедия (http:///ru.wikipedia.org), на воздухе алмаз сгорает при температуре 850-1000 °С, а при нагреве до температур примерно 1800-2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит.
В своих опытах американские ученые использовали небольшой природный алмаз массой около одной десятой доли карата. Плавление материала проходило в ударной волне, созданной с помощью наносекундных лазерных импульсов; жидкий алмаз был получен при давлении, в 40 миллионов раз превосходящем атмосферное на уровне моря.
В ходе постепенного понижения давления до 11 млн атмосфер и температуры до 50 000 К на поверхности жидкости появились твердые образования. Физики не ожидали, что кусочки твердого алмаза, не тонут, а остаются на плаву, подобно кусочкам льда. При дальнейшем понижении давления, температура оставалась неизменной, а на поверхности скапливалось все больше твердых кусочков алмаза, образующих «айсберги».
Примерно такие же условия существуют в недрах газовых гигантов — Урана и Нептуна, которые на 10% состоят из углерода. Существование океанов жидкого алмаза, как утверждается, могло бы дать объяснение свойствам магнитного поля этих планет, у которых географический и магнитный полюса разнесены в пространстве.
Для того, чтобы подтвердить гипотезу, необходимо либо послать к гигантским планетам исследовательские спутники, либо моделировать аналогичные условия на Земле. Оба метода очень трудоемкие и дорогие. Потребуется много лет для их подготовки и осуществления.
Полностью статья опубликована в журнале Nature Physics 6, 9-10 (1 January 2010)
Похожие по тематике статьи на сайте:
Температура свечи
Температура солнца
Температура цвета
http://science.compulenta.ru/
- Температура вина
- Mammatus – красивые, но опасные облака
- Светодиодные лампы – польза или вред?
- Вреден ли дым от костра
- Температура горячей воды
Могут ли бриллианты действительно гореть? — Международное общество драгоценных камней
Вопрос: Я наткнулся на это заявление и хотел узнать, может ли кто-нибудь его подтвердить:
Алмаз – самое твердое природное вещество на земле, но если его поместить в печь и температура поднимается примерно до 763º по Цельсию (1405º по Фаренгейту), он просто исчезнет, даже не останется пепла.
Будет выпущено лишь небольшое количество углекислого газа.
Будет выпущено лишь небольшое количество углекислого газа. Это правда? Могут ли алмазы сгореть и просто исчезнуть?
Алмазы могут встречаться в таких горных породах, как кимберлит, которые образуются при остывании магмы. Фото Джеймса Сент-Джона. Под лицензией CC By 2.0.Ответ: Хотя алмазы берут свое начало глубоко под землей и формируются при экстремальных температурах, при определенных условиях алмазы действительно могут гореть.
Алмазы горят как что угодно Углерод
Будучи чистым кристаллическим углеродом (C), алмазы имеют точно такой же химический состав, что и графит (хотя они имеют другую молекулярную структуру). При сильном нагревании в присутствии кислорода (воздуха) углерод будет реагировать с кислородом (гореть) с образованием углекислого газа (CO 2 ). Другие соединения, содержащие углерод, такие как растительный материал или мясо, быстро разлагаются при сильном нагревании.
При нормальной температуре и в присутствии влаги и бактерий они будут очень медленно разлагаться на различные газы, включая метан (СН 4 ) и углекислый газ.
Все мы в конце концов превратимся в углекислый газ и пыль. Переработка, кто-нибудь?
Cheers,
John Burgess, Mapua Nelson, NZ
Нечистые бриллианты сожгут и оставят пепел
Да, алмазы горят. Есть много обоснованных страховых случаев уничтожения алмазов в результате пожаров. Насколько я знаю, часть об отсутствии золы является теоретической. Будучи чистым углеродом, при сгорании алмаза образуется CO 2 . Но сколько существует абсолютно чистых алмазов? Любой цвет бриллиантов обусловлен неуглеродными примесями. В дополнение к кислороду, который находится на поверхности алмаза (присоединяясь почти автоматически к местам свободных молекулярных связей), большинство алмазов, по крайней мере, частично азотированы.
Итак, технически, если у вас есть неазотированный, безупречный, чисто-белый бриллиант, вы можете превратить его в CO 2 при нагревании.
Но кто захочет?
Мальчик, а Справочник CRC по химии и физике не удобная вещь?
Д.Р.
Как заставить бриллианты исчезнуть
Алмазы горят, но температура, при которой они горят, зависит от того, находятся ли алмазы в контакте с воздухом. Температура воспламенения алмаза в чистом кислороде 69от 0°C до 840°C.
В потоке газообразного кислорода алмазы сначала горят при слабом красном калении. Они будут постепенно повышаться в температуре и достигать белого каления. Тогда алмазы будут непрерывно гореть бледно-голубым пламенем даже после удаления кислородного источника тепла. Кристаллы алмаза будут постепенно уменьшаться в размерах и, наконец, исчезнут. Пламя в последний момент ярко вспыхнет, а затем исчезнет, не оставив ни следа пепла или остатка.
Для того, чтобы это происходило в воздушной смеси, тепло должно постоянно прикладываться непосредственно к алмазам. Если их удалить, алмазы не будут продолжать гореть, потому что кислород, разбавленный азотом, не будет поддерживать горение.
Рон Кэмпбелл, Central Coast Gem Lab
Измерение бриллианта, фото Мауро Катеб. Под лицензией CC By 2.0.Горят ли бриллианты? | Live Science
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
Если бриллианты могут гореть, действительно ли они «вечны»? (Изображение предоставлено Shutterstock)Бриллианты вечны, по крайней мере, так гласит лозунг. Но при правильном применении тепла и достаточного количества кислорода алмаз может превратиться в дым.
Алмазы углерод , как уголь. Требуется немного больше времени, чтобы заставить их гореть и поддерживать горение, чем уголь, но они будут гореть, как свидетельствуют многочисленные демонстрации на YouTube . Хитрость заключается в том, чтобы создать правильные условия, чтобы твердый алмаз мог вступить в реакцию с кислородом, необходимым для разжигания огня .
«Вы должны преобразовать этот твердый [углерод] в газообразную форму, чтобы он мог вступить в реакцию с воздухом и вызвать пламя», — сказал Рик Сахлебен, химик на пенсии и член Американского химического общества.
Связанный: Что реже: золото или бриллианты?
Как лучше всего это сделать? Тепло — и многое другое. В воздухе комнатной температуры алмазы воспламеняются при температуре около 1652 градусов по Фаренгейту (900 градусов по Цельсию), , по словам физика Западно-Техасского университета A&M Кристофера Бэрда . Для сравнения, высоколетучий уголь (уголь, содержащий относительно большое количество легко выделяющихся газов) воспламеняется примерно при 1233 F (667 C), тогда как древесина воспламеняется при 572 F (300 C) или ниже, в зависимости от типа.
При первом нагревании алмаз светится красным, а затем белым. Тепло обеспечивает реакцию между поверхностью алмаза и воздухом, превращая углерод в бесцветный газ без запаха монооксид углерода (атом углерода плюс атом кислорода).
«Углерод плюс кислород для образования угарного газа генерирует тепло; угарный газ, реагирующий с кислородом, выделяет больше тепла; повышение температуры заставляет угарный газ удаляться, поэтому поступает больше кислорода», — сказал он Live Science.
СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ
Этот огонь, однако, будет всего лишь свечением. Для поддержания пламени на поверхности алмаза обычно требуется дополнительный импульс: 100% кислорода, а не комнатный воздух, в котором всего 22% кислорода. Это увеличение концентрации дает реакции все, что ей нужно для самовоспроизводства. Угарный газ, выделяющийся из алмаза, воспламеняется в присутствии кислорода, создавая пламя, которое, кажется, танцует на поверхности камня.
«Почти все невероятно горит в чистом кислороде», — сказал Сахлебен.
По данным Геммологического института Америки (GIA), даже без чистого кислорода алмазы могут быть повреждены пламенем. Как правило, бриллиант, загоревшийся во время домашнего пожара или слишком усердного ювелирного факела, не воспламеняется дымом, а вместо этого сгорает на поверхности настолько, что выглядит мутным и белым. Срезая обожженные части, вы обнаружите меньший, но снова кристально чистый камень в соответствии с GIA .
Когда углерод сгорает в кислороде, в результате этой реакции образуется углекислый газ и вода.
Leave A Comment