Температура плавления и характеристики алмаза. Алмаз в жидком состоянии Как горит алмаз

Все в этом мире не вечно. Практически все со временем превращается в прах. И к сожалению этого никто не может изменить. Все же есть в нашем мире вещи, которые, по мнению многих, являются неизменными. Сегодня хочу поговорить об одном таком объекте — алмазе. Алмаз по праву считается одним из самых твердых минералов в мире. И все же…

Известно ли Вам, что алмазы могут гореть? Данный занимательный феномен был обнаружен в результате экспериментов, которые проводились с этим минералом. В результате экспериментов выяснилось, что при высоких температурах (850-1000 градусов C) очень твердый минерал меняет свою структуру и превращается в чистейший углекислый газ, не оставляя никаких других веществ. В первый раз это было доказано в 1694 году, в тот момент, когда ученые из Италии К.А. Тарджони и Дж. Аверани попытались соединить в один большой алмаз несколько алмазов мелкой величины. Температура горения, при которой алмаз горит в в струе чистого кислорода чуточку меньше: 720-800 градусов С. Притом горит минерал красивым и голубым пламенем.

Опять же интересен, по моему тот факт, что из алмаза возможно произвести обыкновенный графит. Для этого требуется всего лишь только нагреть камень, при отсутствии кислорода до температуры в 2000 градусов С.

Все перечисленные факты были много раз доказаны учеными на практике, а впоследствии научно обоснованы.

Так, что женщины помните, что алмаз горит , бриллиант на вашем пальце от высокой температуры может превратиться в обычный графит. Помните об этом и будьте внимательны, не горячитесь.

Горение алмазов. Видео.

Интересные страницы нашего сайта:

Ненастье. Интересные факты о дожде

Подземная лодка. Секретные разработки

Ускоритель Богомолова. Возможно ли полностью уничтожить отдельно взятую страну?

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. Там есть целые океаны кипящих алмазов.

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.

Слово «алмаз» пришло из греческого языка. На русский оно переводится как « ». И действительно, чтобы повредить этот камень, нужно приложить нечеловеческие усилия. Он режет и царапает все известные нам минералы, при этом сам остается невредимым. Ему не вредит кислота. Однажды из любопытства был проведен эксперимент в кузнице: алмаз положили на наковальню и ударили по нему молотом. Железный почти раскололся надвое, а камень остался целым.

Алмаз горит красивым голубоватым цветом.

Из всех твердых тел алмаз обладает самой высокой теплопроводностью. Он устойчив к трению, даже об металл. Это самый упругий минерал, обладающий самым низким коэффициентом сжатия. Интересное свойство алмаза - люминесцировать и под воздействием искусственных лучей. Он светится всеми цветами радугами и интересно преломляет цвет. Этот камень будто напитывается солнечным цветом, а затем излучает его. Как известно, природный алмаз некрасив, истинную красоту ему придает огранка. Драгоценный камень из обработанного алмаза называется бриллиантом.

История опытов

В 17 веке в Англии по Бойль сумел сжечь алмаз, наведя на него солнечный луч через линзу. Однако во Франции опыт с прокаливанием алмазов в плавильном сосуде не дал никаких результатов. Французский ювелир, проводивший эксперимент, обнаружил лишь тонкий слой темного налета на камнях. В конце 17 века итальянские ученые Аверани и Тарджони при попытке сплавить два алмаза воедино смогли установить температуру, при которой горит алмаз - от 720 до 1000оС.

Алмаз не плавится из-за прочной структуры кристаллической решетки. Все попытки расплавить минерал заканчивались тем, что он сгорал.

Великий французский физик Антуан Лавуазье пошел дальше, решив поместить алмазы в герметичный сосуд из стекла и наполнив его кислородом. С помощью крупной линзы он нагрел камни, и они полностью сгорели. Исследовав состав воздушной среды, они выяснил, что помимо кислорода в ней присутствует диоксид углерода, представляющий собой соединение кислорода и углерода. Таким образом, был получен ответ: алмазы горят, но только при доступе кислорода, т.е. на открытом воздухе. Сгорая, алмаз превращается в углекислый газ. Вот почему в отличие от угля после сгорания алмаза не остается даже золы. Опыты ученых подтвердили еще одно свойство алмаза: при отсутствии кислорода алмаз не горит, но меняется его молекулярная структура. При температуре равной 2000оС всего в течение 15-30 минут можно получить графит.

Алмаз - драгоценный камень, но его свойства физики оценили по достоинству только в XVI веке. И это несмотря на то что камень был найден несколькими столетиями раньше. Конечно, чтоб оценить всю значимость минерала, потребовалось провести немало опытов. Они дали информацию о том, какая твердость у камня, температура плавления алмаза, а также другие физические характеристики. Но с тех пор камень используют не только в качестве красивого аксессуара, но еще и в промышленных целях.

Оценка проводилась в специальных лабораториях. И в результате был выяснен химический состав алмаза, строение его кристаллической решетки, а также открыто несколько феноменов.

Плавление алмаза

Опыты, связанные с температурой плавления

Как известно, кристаллическая решетка вещества имеет форму тетраэдра с ковалентными связями между атомами углерода. Возможно, что именно такая структура стала причиной нескольких открытий, связанных с плавлением алмаза.

Энциклопедии минералов дают показатели плавления алмазов 3700-4000 градусов по Цельсию. Но это не совсем точная информация, поскольку они не поддаются общепринятым закономерностям. В частности, во время плавления были обнаружены такие эффекты:

• Используя высокие температуры (2000 градусов Цельсия без доступа кислорода), алмаз можно превратить в графит. При этом дальнейшее поведение этого вещества с повышением температуры не поддается логическому объяснению. А вот процесс в обратную сторону произвести невозможно. В крайнем случае можно получить синтетический камень, кристаллическая решетка которого будет отличаться от природных алмазов.
• Если же нагревать камень до температуры 850-1000 градусов по Цельсию, он превращается в углекислый газ, то есть исчезает без следа. Такой опыт провели в 1694 году исследователи из Италии Тарджони и Аверани, пытаясь расплавить камни и соединить их в один алмаз.
• Исследования проводились и в 2010 году в Калифорнии, где группа физиков сделала вывод, что добиться плавления алмаза невозможно, если постепенно повышать температуру камня. Чтоб выяснить показатель плавления, необходимо, кроме температуры, воздействовать на алмаз давлением, а это затрудняет измерение. Чтоб действительно перевести алмаз в жидкое состояние, ученым потребовалось приложить немало усилий. Для этого они использовали импульсы лазера, которые действовали на камень несколько наносекунд. При этом камень в жидком виде был получен при давлении, в 40 миллионов раз превосходящем атмосферное на уровне моря. Кроме того, если давление понижалось до 11 миллионов атмосфер, а температура при этом на поверхности минерала была 50 тысяч Кельвинов, то на камне появлялись твердые кусочки. Они не тонули в остальной жидкости и внешне напоминали кусочки льда. При дальнейшем понижении показателя давления, кусочки скапливались, образовывая «айсберги» на плаву. Ученые сопоставили, что так ведет себя углерод в составе планет Нептуна и Урана, на поверхности этих небесных тел тоже существуют океаны с жидким алмазом. Но чтоб доказать это предположение, необходимо отправить спутники к планетам, что на сегодняшний момент невозможно быстро осуществить.
• Если действовать на камень короткими световыми импульсами в ультрафиолетовом диапазоне, то в минерале появятся небольшие углубления. Таким образом эксперимент подтверждает исчезновение камня под действием мощного ультрафиолета, то есть превращения алмаза в углекислый газ. Поэтому ультрафиолетовые лазеры на основе алмаза быстро ломаются и становятся непригодными к использованию. Но не следует переживать по поводу того, что бриллиант на украшении исчезнет со временем: чтоб удалить один микрограмм минерала, придется держать алмаз под ультрафиолетом около 10 миллиардов лет.

Итак, показатель плавления - интересная характеристика алмаза. Она все еще является предметом для изучения. С появлением технологий ученые находят новые способы проверки этой характеристики. На ее основе можно сделать выводы по поводу происхождения камня, открыть новые способы применения алмаза.

То, что бриллианты горят, было доказано еще в XVII веке. Но, сегодня эта тема вспыхнула с новой силой, привлекая внимание не только ученых, но и обычных людей. «Непреодолимый» камень стал главным объектом исследования. Все потому, что с развитием техники повысилась потребность в алмазах. Читайте статью, и вы узнаете, как человечество узнало о воспламеняемости минерала, какую роль в его истории сыграл Лавуазье, и что нам дали эти эксперименты.

По волнам истории…

Пытливые умы во все времена выдвигали самые безумные теории. Неудивительно, что их интересовал бриллиант и его свойства. Камень не только один из самых прочных в мире, но и наиболее дорогостоящий. Определить, что алмаз горит, удалось лишь в XVII веке.

Заслуга принадлежит английскому физику Бойлю. Ему удалось сжечь алмаз через линзу, направив на него солнечный луч. Но, попытки повторить эксперимент французскими учеными провалилась. Они поместили камень в плавильный сосуд, и все чего добились – темный налет на кристаллах.

Вклад Антуана Лавуазье в изучение кристалла

Большой вклад в изучение минерала внес французский физик Антуан Лавуазье. Он доказал, что алмазы горят при наличии воздуха. Для своего эксперимента он:

• поместил камень в стеклянный сосуд;
• наполнил его кислородом;
• закупорил.

Используя линзу, он нагрел алмазы, после чего они полностью сгорели слабо-голубым пламенем. Но в колбе не обнаружилось пепла. Исследовав воздушную среду в колбе, он выяснил, что в ней появился диоксид углерода.

Интересно, что Лавуазье своими экспериментами не старался доказать, что алмаз можно сжечь – это вышло случайно. Суть его экспериментов сводилась к опровержению флогистонной теории.

Проводя эксперименты по сжиганию веществ в герметичных капсулах, Лавуазье не мог привлечь к ним внимание «ученого сообщества». Чтобы исправить это, он заявил, что сожжет кусок алмаза. Такой ход доказал эффективность его работы и раскрыл миру одну из загадок бриллианта.

Открытие, перевернувшее мир

От того, загорится алмаз или нет, зависело все, что сейчас мы считаем привычным. Во-первых, благодаря эксперименту Лавуазье, была отвергнута флогистонная теория. Согласно ей, для реакции всегда необходимо два вещества. Одно — способное отдать, другое — способное принять. Ее заменил закон сохранения энергии: ничто не берется из ниоткуда, и не исчезает в никуда.

Благодаря этому закону, удалось выяснить, что, при сгорании, бриллиант превращается в углерод. И это дало нам, во-вторых: если из алмаза можно получить углерод, то должна существовать и обратная реакция.

Разрабатывая эту теорию, ученые выяснили, что алмаз можно синтезировать. Открытие имело широкий резонанс, ведь минерал используется во многих сферах жизнедеятельности. Возможность получать его искусственным путем – это неограниченный запас бесценного ресурса.

Шутка природы: хамелеоны среди драгоценных камней

Как мы сказали, алмазы начинают гореть при температуре свыше 720 градусов. Проводя эксперименты над некоторыми камнями, ученые заметили, что достигая отметки в 120-150 г, минерал меняет цвет. Это привело их к интересному открытию.

В природе существуют алмазы-хамелеоны. Обычно, они имеют оливковый оттенок. Но если их нагреть, цвет меняется на насыщенно-коричневый или на оранжево-желтый. Эффект недолговечен. Если продолжать воздействовать на камни, они сгорают.

Изменить свой цвет алмаз-хамелеон может и в темноте, если пробудет там длительное время. Ученые до сих пор не могут разгадать эту загадку. Проведя одновременно 39 тестов, они так и не смогли сойтись во мнении. Одни считают, что причина в примеси водорода, другие, – что камень приобретает люминесцентные свойства.

Расскажите об этом друзьям, сделав репост.