Температура плавления алмаза и другие его свойства

Эксперименты с температурой плавления алмазов

В этой истории отличилась национальная Ливерморская лаборатория им. Лоуренса. Ведь ученые калифорнийского университета провели необычный эксперимент, в результате которого выяснилось, что алмаз плавится при температуре 3700-4000 градусов по Цельсию и при давлении в 11 Гпа. Опыт был проведен еще в 2010 году.

В отличие от многих обычных твердых веществ, алмаз невозможно превратить в жидкость путем обычного повышения температуры окружающего воздуха.

Такими наблюдениями в ходе эксперимента поделился Эггарт Джон, один из руководителей процесса. Также он рассказал, что для такого состояния алмаз необходимо дополнительно держать под очень большим давлением. Как вы догадываетесь, измерить температуру алмаза при этом очень нелегко.

А без давления не обойтись: на воздухе горение алмаза осуществляется при температуре, близкой к 1000 градусов по Цельсию, а в вакууме при 2000 градусов он превращается в графит (при этом в обратную сторону процесс повернуть невозможно, в лучшем случае получится синтетический алмаз, уступающий своим собратьям). Промежуточного состояния в обоих случаях нет.

Причем опыт по исследованию минерала провели еще в конце 17 века итальянские ученые, которые решили во что бы то ни стало сплавить несколько экземпляров в единое целое. В результате удалось выяснить только температуру плавления камня.

Также в свое время удалось выяснить, что ультрафиолетовыми лучами плавления также не добиться. Ведь при этом минерал попросту начинает превращаться в углекислый газ. По этой причине не получилось создать ультрафиолетовые лазеры с использованием камня – они попросту приходят в негодность. Но для обычных алмазов все не так страшно. Ведь для полного исчезновения одного микрограмма минерала потребуются долгих 10 миллиардов лет.

Ход главного эксперимента

А вот и ход самого эксперимента, проведенного в 2010:

  1. Ученые взяли алмаз совсем небольшого размера (1/10 карата).
  2. При помощи наносекундных импульсов лазера были образованы ударные волны, создающее огромное давление.
  3. При достижении давления, в 40 раз превосходящего атмосферного на уровне моря, алмаз достиг жидкого состояния.

Но на этом все не кончилось. Ученые начали уменьшать давление и понижать температуру. В результате выяснилось, что алмаз начинает возвращаться в твердую форму (правда кусочками) при давлении в 11 миллионов атмосфер и 50000 Кельвинов. При этом эти кусочки плавали в оставшемся «бульоне» подобно льдинам в море. Ученые решили и дальше понижать давление, но при этом не менять температуру. И алмаз начал вести себя как обычная вода – в нем стало появляться еще больше «айсбергов», сами образования стали больше.

Необычные гипотезы

На основании подобных опытов были сделаны выводы о возможности существования подобных условий на Уране и Нептуне. Все дело в том, что обе этих планеты состоят из углерода на значительные 10%.

Есть версия, что океаны расплавленного алмаза могли бы быть основой для необычного магнитного поля для Нептуна и Урана, ведь их полюса разнесены (!). То есть полюс магнитный не совпадает с полюсом географическим.

Но пока гипотезы остаются всего лишь гипотезами. Ведь отсылать спутники к обеим планетам или пытаться моделировать их атмосферы на Земле – занятия трудные и дорогостоящие. Но однажды мы доподлинно узнаем, что же на самом деле происходит там.

Кстати, если вас заинтересовала тема космоса и этих необычных планет, то мы предлагаем вам посмотреть обучающий ролик о них.

Тайны вселенной драгоценных камней раскрыты еще не полностью. Заходите почаще и узнаете немало нового об этих удивительных минералах. До скорого!

Команда ЛюбиКамни

Условия плавления алмазов

В 2010 году в ходе опытов физики лаборатории Калифорнийского университета, расположенного в Беркли, определили уровень температурного воздействия на алмаз, который приводит к его плавлению. Ученые установили, что преобразовать материал в жидкую форму в обычных условиях невозможно, независимо от уровня нагревания. Достичь указанной цели можно лишь при воздействии на алмаз не только температурой, но и высочайшим давлением. Повышать давление необходимо, чтобы минерал не превращался в графит. Таким образом, переход алмаза в жидкую форму является крайне затруднительным процессом.

Лечебные свойства алмаза

Амулеты из алмазов используют при кожных болезнях,Алмазы снижают повышенную температуру, помогают организму бороться с инфекциями, снимают усталость, стимулируют обмен веществ, помогают в лечении заболеваний ЖКТ и бессонницы.

Амулеты из алмазов используют при кожных болезнях, шизофрении и депрессиях.

Аюрведа отмечает омолаживающие свойства самоцвета.

Считается, что кольцо с бриллиантом укрепляет организм владельца, и охраняет его здоровье.

Совместимость с другими камнями

Алмаз – настоящий король самоцветов – ослепительный и могущественный, роскошный и дорогой. Он не терпит соседства с полудрагоценными и поделочными камнями. Лучшая компания для него – это примерно равные по стоимости драгоценности, но не все. Камни, принадлежащие к стихии воды, исключены – это изумруд, хризоберилл, аквамарин, опал, селенит, коралл и другие самоцветы. Правило не распространяется только на жемчуг.

Лучший союз у алмаза с рубинами и пиропами, так как они дополняют друг друга и эстетически, и энергетически.

Синий Алмаз

Синий Алмаз

Сочетание водно-воздушного сапфира и огненного диаманта неоднозначно, последствия такого соседства предугадать сложно.

Самоцветы, относящиеся к стихии земли (нефрит, оникс, лазурит, яшма, малахит, бирюза, обсидиан, авантюрин, кахолонг), крайне редко сочетают с бриллиантами из-за невысокой стоимости, а также из-за того, что огонь подавляет их энергию.

По тем же причинам эзотерики не советуют носить одновременно алмазы и воздушные камни – аметист, горный хрусталь, хризопраз, сердолик, агат и прочие.

Месторождения

Неограненный Алмаз

Неограненный Алмаз

Промышленные месторождения алмаза раскиданы по всей планете, исключением является только Антарктида.

В процентном соотношении объем добычи распределился следующим образом:

  1. Первое место – российская компания «АЛРОССА», разрабатывающая копи также в Ботсване, Зимбабве и Анголе – 28%.
  2. Второе – южноафриканская корпорация «Де Бирс», осуществляющая добычу в Танзании, Намибии, ЮАР и Ботсване – 20%.
  3. Третье – австралийско-британский добытчик Rio Tinto – 13%.
  4. Четвертое – канадская компания Dominion Diamond – 6%.
  5. Пятое – южно-африканская компания Petra Diamonds – 3%.
  6. Оставшиеся 30% объема добычи приходятся на долю всех остальных алмазодобытчиков.

Самыми первыми месторождениями являются копи Индии, которые к концу 20-го столетия практически истощились. В 1727 году богатейшие залежи алмазов были обнаружены в Бразилии, в 1867 – в Южной Африке.

Это интересно!

В России первый алмаз обнаружил себя в июле 1829 года. Произошло это событие в Пермской Губернии (Урал) на Крестовоздвиженском золотом прииске. Камень весом в полкарата нашел 14-летний крепостной крестьянин Павел Попов, за который он получил вольную. Чуть позже подросток привел на то самое место участников экспедиции барона Гумбольдта, обнаруживших еще несколько небольших камушков. В данный момент заветное место называется «Алмазный ключик». Сегодня богатейшие российские месторождения расположены в Якутии. В конце 2019 года именно там был найден первый в истории мировой добычи алмаз «Матрешка» — самоцвет, внутри которого свободно перемещается еще один камушек меньших размеров.

Структура

По сути, алмаз состоит из атомов углерода. Однако каждый из них располагается в центральной части тетраэдра – многогранника, что сформирован из четырех плоскостей треугольника. Таким образом обеспечивается чрезвычайно прочная связь атомов. Этим и объясняется высочайшая твердость, а также внушительная температура плавления алмаза.

МОРФОЛОГИЯ

Морфология алмаза очень разнообразна. Он встречается как в виде монокристаллов, так и в виде поликристаллических срастаний («борт», «баллас», «карбонадо»). Алмазы из кимберлитовых месторождений имеют только одну распространенную плоскогранную форму — октаэдр. При этом во всех месторождениях распространены алмазы с характерными кривогранными формами — ромбододекаэдроиды (кристаллы похожие на ромбододекаэдр, но с округлыми гранями), и кубоиды (кристаллы с криволинейной формой ). Как показали экспериментальные исследования и изучение природных образцов в большинстве случаев кристаллы в форме додекаэдроида возникают в результате растворения алмазов кимберлитовым расплавом. Кубоиды образуются в результате специфического волокнистого роста алмазов по нормальному механизму роста.

Алмаз Куллинан разбитый на 9 частей

Алмаз Куллинан разбитый на 9 частей

Синтетические кристаллы, выращенные при высоких давлениях и температурах, часто имеют грани куба и это является одни их характерных отличий от природных кристаллов. При выращивании в метастабильных условиях алмаз легко кристаллизуется в виде пленок и шестоватых агрегатов.Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза «Куллинан», найденного в 1905г. в Южной Африке 3106 карат (0,621кг).На изучение огромного алмаза было потрачено несколько месяцев и в 1908 году он был расколот на 9 крупных частей.Алмазы массой более 15 карат — редкость, а массой от сотни карат — уникальны и считаются раритетами. Такие камни очень редки и часто получают собственные имена, мировую известность и своё особое место в истории.

Свойства материала

Прежде чем выяснить, какова температура плавления

Прежде чем выяснить, какова температура плавления алмаза, давайте рассмотрим свойства минерала:

  1. Алмазы обладают наивысшим показателем твердости среди всех существующих ископаемых. По этой причине ни один материал не способен разрушить структуру алмаза либо оцарапать его поверхность. Сам же он может повредить любой физический объект.
  2. Алмаз представляет собой высокоэффективный изолятор. Он устойчив к воздействию кислот и прочих агрессивных химических сред.
  3. Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью среди всех твердых ископаемых. Драгоценный камень можно сколько угодно удерживать зажатым в ладони. При этом его температура останется неизменной.
  4. Алмаз имеет уникальную люминесценцию. Световые лучи любого происхождения при прохождении через минерал заставляют его ярко светиться и переливаться всеми цветами радуги.

Какова температура плавления и температура кипения алмаза?

оСогласно данным, полученным в ходе исследования свойств материала, его плавление в воздушном пространстве под высоким давлением происходит при нагревании до 850-1000 оС. До кипения алмаз можно довести, воздействуя на него температурой от 1800 до 2000 оС в вакууме. В обоих случаях при остывании минерал преобразуется в графит.

Устанавливая, какова температура плавления алмаза, ученые проводили опыты с использованием небольшого природного минерала, масса которого составляла 1/10 доли карата. Закипание поверхностей материала происходило под воздействием ударной волны, создаваемой благодаря кратковременным лазерным импульсам.

Установить, какому показателю равняется температура плавления алмаза (в градусах), исследователям удалось лишь при создании давления, которое в 40 млн раз превышало нормальное давление атмосферы на уровне моря. При понижении давления до 11 млн атмосфер на поверхности кипящего минерала стали образовываться твердые частицы, которые не тонут, а плавают подобно льду в воде.

Физические свойства

Сахароза прекрасно растворяется в воде. Если ее температура повышается, то увеличивается и растворяемость. Попадая в этиловый спирт, она не изменяет своего состояния. Но в этаноле вещество растворяется быстро, а в метаноле – не очень. Свойства сахара и соли отличаются. Но оба вещества обладают способностью растворяться в воде.

Температура плавления сахара составляет 160 градусов. При ее понижении сахароза разлагается. Образуется карамель, которая представляет собой сложное вещество, имеющее горький вкус и бурый цвет. Температура плавления сахара и других веществ является важной физической величиной. Как правило, его растворяют для приготовления сладких десертов.

Как определить качество

Краткое описание камня обычно не обходится без упоминания о возможных трещинах. Но являются ли они браком? Какого цвета ни были бы минералы, крепость и прочность гранита определены самой природой.

Способность отталкивать воду и стойкость к загрязнениям, а также многочисленные гранитные памятники истории и архитектуры с несколькосотлетней историей позволяют утверждать, что никакие незначительные естественные пороки в камнях не могут сказаться на их эксплуатационных свойствах. Срок службы изделий из гранита может доходить до 500 лет.

Мнение о радиационном фоне породы, которая может навредить здоровью человека, предвзято. Уровень ее излучения не превышает допустимого. Граниты достаточно плавки. Но горячая кухонная утварь никогда не расплавит и не повредит сделанный из этого камня подоконник или столешницу.

Камень обрабатывается по той или иной схеме в зависимости назначения конечного изделия. Его пилят, подвергают лощению, шлифуют, полируют. Изготавливают изделия даже из ограненного гранита.

Бурчадированием получают эффект зернистой фактуры с антискользящим эффектом. Имитацию природного скола широко используют при производстве памятников.

Плотность (удельный вес) алмаза

Удельный вес (плотность) алмаза находятся в промежутке 3,417-3,55 гр/см3. Это достаточно много, и высокая плотность в том числе влияет на прочность данного минерала.

Удельный вес тела есть отношение его веса к весу чистой воды равного объема.

Таким образом, при одинаковых объемах, алмаз весит примерно в 3,52 раза больше чем вода.

ПРИМЕНЕНИЕ

Хорошие кристаллы подвергаются огранке и используются в ювелирном деле. Ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, то есть уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте. В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат в год.Бриллиант (от франц. brillant — блестящий), — алмаз, которому посредством механической обработки (огранки) придана специальная форма, бриллиантовая огранка, максимально раскрывающая такие оптические свойства камня, как блеск и цветовая дисперсия.Совсем мелкие алмазы и осколки, непригодные для огранки, идут в качестве абразива для изготовления алмазного инструмента, необходимого для обработки твёрдых материалов и огранки самих алмазов. Скрытокристаллическая разновидность алмаза чёрного или тёмно-серого цвета, образующая плотные или пористые агрегаты, носит название Карбонадо, обладает более высоким сопротивлением истиранию, чем у кристаллов алмаза и благодаря этому особенно ценится в промышленности.

Мелкие кристаллы также в больших количествах выращиваются искусственным путём. Синтетические алмазы получают из различных углеродсодержащих веществ, главным образом из графита, в спец. аппаратах при 1200-1600°С и давлениях 4,5-8,0 ГПа в присутствии Fe, Co, Сr, Мn или их сплавов. Они пригодны для использования только в технических целях.

Алмаз (англ. Diamond) — C

Молекулярный вес12.01 г/моль
Происхождение названияОт греческого, adamas, что означает «непобедимый» или «твёрдый».
IMA статусдействителен, описан впервые до 1959 (до IMA)

Что такое шкала твердости по Моосу для металлов и минералов

Шкала Мооса – это измерительная таблица, позволяющая узнать показатель твердости минерала и каменного материала. Появилась такая шкала в XIX столетии, а название идентично фамилии создателя. После разработки и проведения ряда исследований измерительный показатель стал пользоваться большой популярностью по причине своей максимальной точности и эффективности в рамках раскалывания производственной деятельности.

Определение показателя металлов и минералов по шкале Мооса позволяет подобрать правильную технологию обработки материала для создания комфортных эксплуатационных условий. И благодаря точным показателям, предоставляются точные сведения в плане того, можно ли расплавить алмаз или его лучше разбить молотком, да и возможно ли это вообще. Технические свойства каждого каменного материала идеально описываются в шкале известного геолога.

Интересные факты об алмазе:

 В мире в год добывают около 26 тонн алмазов. Двух

  • В мире в год добывают около 26 тонн алмазов.
  • Двух абсолютно одинаковых алмазов, как и идентичных отпечатков пальцев, не существует.
  • Обычай предлагать руку и сердце вместе с кольцом с бриллиантом происходит из XV в., когда эрцгерцог Австрийский впервые использовал такой «ход», чтобы получить положительный ответ невесты.
  • Бриллианты – герои многих художественных произведений. Например, они встречаются в «Трех мушкетерах» Дюма и в «Двенадцати стульях» Ильфа и Петрова. А благодаря фильму «Джентльмены предпочитают блондинок» фраза о том, что «бриллианты – лучшие друзья девушек» стала крылатой.
  • У камня «Сердце океана» из «Титаника» существует реальный прототип – синий алмаз с огранкой в форме сердца, весом около 14 карат. Он был продан на аукционе «Кристи» в 1995 году за 7 млн. 791 тыс. долларов.

при какой температуре плавится алмаз