Температура плавлення алмазу, фізичні властивості і структура мінералу
яка Температура плавлення і кипіння алмаза? Чи існує мінерал в розплавленому вигляді в природному середовищі? Пошуком відповіді на ці та інші питання займемося в представленому матеріалі.
Відео: Сірка, sulfur - огляд чистого хімічного елемента, її плавлення і вивчення аллотропних модифікацій
Як сформувалися алмази в надрах Землі?
Відповідно до думки вчених, алмази могли з`явитися при утворенні ядра планети в результаті впливу на розплавлену магму величезного тиску. До поверхневих ділянках земної кори дорогоцінні камені просунулися завдяки процесам газоутворення в глибинних породах. В результаті утворилися так звані алмазні трубки, що представляють собою порожнечі в кам`янистому грунті з великими покладами мінералу.
властивості матеріалу
Перш ніж з`ясувати, яка температура плавлення алмазу, давайте розглянемо властивості мінералу:
Відео: GaN - нітрид галію
- Алмази мають найвищим показником твердості серед усіх існуючих копалин. З цієї причини жоден матеріал не здатний зруйнувати структуру алмазу або подряпати його поверхню. Сам же він може пошкодити будь-який фізичний об`єкт.
- Алмаз є високоефективним ізолятор. Він стійкий до дії кислот та інших агресивних хімічних середовищ.
- Алмаз має найвищу теплопровідність серед всіх твердих копалин. Дорогоцінний камінь можна скільки завгодно утримувати затиснутим в долоні. При цьому його температура залишиться незмінною.
- Алмаз має унікальну люмінесценцію. Світлові промені будь-якого походження при проходженні через мінерал змушують його яскраво світитися і переливатися всіма кольорами веселки.
структура
По суті, алмаз складається з атомів вуглецю. Однак кожен з них розташовується в центральній частині тетраедра - багатогранника, що сформований з чотирьох площин трикутника. Таким чином забезпечується надзвичайно міцний зв`язок атомів. Цим і пояснюється висока твердість, а також значна температура плавлення алмазу.
Умови плавлення алмазів
У 2010 році в ході дослідів фізики лабораторії Каліфорнійського університету, розташованого в Берклі, визначили рівень температурного впливу на алмаз, який призводить до його плавлення. Вчені встановили, що перетворити матеріал в рідку форму в звичайних умовах неможливо, незалежно від рівня нагрівання. Досягти зазначеної мети можна лише при впливі на алмаз не тільки температурою, але і високим тиском. Підвищувати тиск необхідно, щоб мінерал не перетворювався на графіт. Таким чином, перехід діаманту в рідку форму є вкрай скрутним процесом.
Яка температура плавлення і температура кипіння алмаза?
Згідно з даними, отриманими в ході дослідження властивостей матеріалу, його плавлення в повітряному просторі під високим тиском відбувається при нагріванні до 850-1000 проС. До кипіння алмаз можна довести, впливаючи на нього температурою від 1800 до 2000 проС у вакуумі. В обох випадках при охолодженні мінерал перетворюється в графіт.
Відео: аморфне тіло. враження
Встановлюючи, яка температура плавлення алмазу, вчені проводили досліди з використанням невеликого природного мінералу, маса якого становила 1/10 частки карата. Закипання поверхонь матеріалу відбувалося під впливом ударної хвилі, створюваної завдяки короткочасним лазерним імпульсам.
Встановити, якого показника дорівнює температура плавлення алмазу (в градусах), дослідникам вдалося лише при створенні тиску, яке в 40 млн разів перевищував нормальний тиск атмосфери на рівні моря. При зниженні тиску до 11 млн атмосфер на поверхні киплячого мінералу стали утворюватися тверді частинки, які не тонуть, а плавають подібно льоду в воді.
Де зустрічаються алмази в земній корі?
Ці мінерали надзвичайно рідкісні. Втім, промислові родовища сьогодні розробляються практично на всіх континентах земної кулі. Винятком є лише Антарктида.
Відео: тверді речовини
До середини 19 століття вважалося, що мінерали формуються в річкових відкладеннях. Пізніше були відкриті перші алмазоносних порожнини в кам`янистій гірській грунті на глибині в кілька сотень метрів.
Згідно з даними вчених, вік деяких алмазів складає від 100 млн до 2,5 млрд років. Дослідникам вдалося роздобути більш «старі» мінерали неземного походження. Останні занесені на планету разом з метеоритами, які утворилися в космічному просторі ще до формування Сонячної системи.
Чи існують алмази в розплавленому вигляді в природних умовах?
Температура плавлення алмазу настільки висока, що на Землі мінерал не може існувати в киплячому вигляді. Однак як йдуть справи з космічними об`єктами? Відповідно до думки вчених, температура плавлення алмазу донині підтримується в надрах таких планет, як Нептун і Уран. Примітно, що останні на 10% сформовані з вуглецю, який є структурною основою цього мінералу.
Як стверджують багато вчених, на вищевказаних планетах є цілі океани алмазів в рідкій, киплячій формі. Така гіпотеза пояснює, чому магнітне поле цих небесних тіл поводиться настільки дивно. Адже Нептун і Уран є єдиними планетами в Сонячній системі, у яких географічні полюси не мають чіткого положення і буквально рознесені в просторі. Для підтвердження цікавої гіпотези залишається лише змоделювати аналогічні умови на Землі експериментальним шляхом. Однак таке рішення на даний момент залишається надзвичайно дорогим і трудомістким. Тому поки немає можливості визначити напевно, чи дійсно на прилеглих планетах є цілі океани алмазів в розплавленому вигляді.
