при какой температуре горят алмазы
Горят ли алмазы
Свойства алмаза
Слово «алмаз» пришло из греческого языка. На русский оно переводится как «непреодолимый». 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 молот почти раскололся надвое, а камень остался целым.
Алмаз горит красивым голубоватым цветом.
История опытов
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.
Можно ли заставить гореть бриллианты
Процесс горения — это, фактически, реакция окисления вещества. Чаще всего горение происходит в атмосфере кислорода. Есть вещества, способные гореть и в других газах, но их не так много. На теплоэлектростанциях в качестве топлива используется каменный уголь, большую часть которого составляет углерод.
Однако атомная структура каменного угля и алмаза кардинально отличаются. В первом атомы углерода расположены беспорядочно и связаны между собой не очень прочно. Кристаллическая решетка алмаза очень симметрична, атомы в ней расположены очень плотно друг к другу и очень прочно связаны между собой в трех измерениях.
Чтобы материал загорелся, необходимо разорвать связи в его кристаллической решетке, чтобы образовавшиеся свободные атомы могли связаться с кислородом и создать новое газообразное соединение. В случае углерода таким соединением выступает углекислый и угарный газы.
Связи в алмазе очень прочны, поэтому заставить его гореть очень трудно. Однако, это все же возможно. Легче всего сделать это можно, если просто нагреть материал до 900°C. При этом алмаз сначала становится красным, а затем белым и начинает выделять углекислый газ без пламени. Чтобы все же возникло пламя, необходимо нагревать материал в атмосфере чистого кислорода, а не в воздухе, где этого газа содержится всего 21%.
Температура плавления и характеристики алмаза
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.
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.
uCrazy.ru
Навигация
ЛУЧШЕЕ ЗА НЕДЕЛЮ
ОПРОС
СЕЙЧАС НА САЙТЕ
КАЛЕНДАРЬ
Сегодня день рождения
Рекомендуем
Что будет, если алмаз бросить в огонь
Алмаз — это не только самый твердый минерал на планете Земля, но также и один из самых ценных камней, ибо, будучи обработан, он превращается в бриллиант, высоко ценимый ювелирами всех времен и народов. Считается, что алмазы образовались более 3,3 миллиарда лет назад в верхних слоях земной мантии под воздействием высокой температуры и давления, хотя существует и гипотеза внеземного их происхождения.
Образуются алмазы в особых породах, богатых углеродом, который, будучи подвержен экстремальным давлениям и высоким температурам, меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь в драгоценный камень.
По сути же алмаз является чистым углеродом, а раз так, он должен обладать по меньшей мере химическими свойствами углерода, например, взаимодействовать с кислородом, выделяя энергию в виде тепла и оксид углерода. Говоря более простым языком, алмаз, как и каменный уголь, должен гореть. На самом деле не всё так просто.
Химическая активность углерода во многом зависит от его модификации (они отличаются друг от друга не только строением кристаллической решётки, физическими и химическими свойствами), и алмаз в этом отношении предстает довольно инертным. Да ведь и обычный каменный уголь не так-то просто разжечь. Это известно каждому, кто хотя бы раз пробовал использовать для печки в качестве топлива всем известный антрацит.
Растопить печь можно и бриллиантами, но для этого нужно тронуться кукухой создать особые условия
То, что алмазы могут гореть, доказал еще Антуан Лавуазье в 1772 году, проведя публичный опыт по сжиганию этого драгоценного минерала в запаянном сосуде. Всё, что для этого нужно — это кислородосодержащая среда и как минимум в 2-3 раза более высокая температура, чем та, которая понадобилась бы для возгорания угля. С кислородом из воздуха алмаз начинает взаимодействовать при 850-1000 °C, в чистом кислороде химическая реакция начнется при чуть более «скромных» 700-800 °C. Но горит алмаз не совсем так, как уголь.
В реакцию с кислородом вступают внешние слои камня, перешедшие в газообразное состояние, образуя при этом свечение, а сам алмаз постепенно уменьшается в размерах. Чтобы увидеть образование пламени, сжигать минерал необходимо в чистом кислороде. Как правило, после сжигания алмаз не оставляет шлака, он как-бы истаивает, впрочем, конечный продукт реакции зависит от чистоты исходного материала.
Итак, алмаз, как и другие модификации углерода, может вступать в реакцию с кислородом, выделяя тепло и оксид углерода. Тем не менее, среди многих ювелиров до сих пор бытует миф, что алмаз невозможно сжечь, хотя в то же самое время многие из них заявляли о повреждениях камня при нагревании его в пламени кислородно-ацетиленовой горелки.
И вот еще что. При нагревании этого драгоценного камня до 3000 градусов по Цельсию без доступа воздуха он меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь из самого твердого в один из самых мягких минералов — обычный графит, используемый в качестве стержня «простого» карандаша.
При какой температуре горит алмаз
Алмаз для многих желанный драгоценный камень. Однако есть свойства у этого минерала, благодаря которым он становится не совершенным. Рассказываю об ахиллесовой пяте алмазов…
НАВИГАТОР СТАТЕЙ ПО МИНЕРАЛАМ КАНАЛА GEM STONES ЗДЕСЬ
Кристалл алмаза с характерной штриховкой на гранях. Статьи выходят каждый день после 18:00 по мск.
Вопрос горит алмаз или не горит мучал ученых очень давно. Ньютон когда-то предположил, что алмаз имеет органическую составляющую. Тогда до 1794 года, никто и не слышал слово углерод, и что алмаз и графит – это одно и то же.
История экспериментов
В 1694 году ученые из Флорентийской школы решили проверить, что будет с драгоценными камнями, если их нагреть. Рубины и сапфиры при нагревании изменили цвет, это было крайне завораживающе. Настала очередь алмаза.
Для нагрева использовали две линзы, удалось поднять температуру нагрева до 1000 градусов. В итоге алмаз… испарился!
В 1748 году Михаил Ломоносов открыл закон сохранения вещества, а в 1772 году французский химик Лавуазье пожертвовал фамильным алмазом и сжег его для факта подтверждения предыдущих опытов. Алмаз был нагрет и сожжен солнечным светом через двойную линзу, при этом, использовался сосуд с воздухом.
Удивительно, что из всех драгоценных камней самый твердый, алмаз, может полностью сгореть.
Что сейчас известно
Алмаз – это чистый углерод, его способность гореть при температурах от 850 – 1000 градусов на открытом воздухе не вызывает уже удивления. От сгоревшего алмаза ничего не остается (даже золы), т.к. высвобождается после реакции углекислый газ.
Кроме того, при температурах около 2000 градусов без доступа кислорода алмаз может перейти в графитовую форму.
А как же быть при пожаре
Если случилось страшное – пожар в доме или квартире, алмаз также может сгореть. Температура пожара в закрытом помещении может достигать 600 – 900 градусов, а значит, алмазы могут “испариться”.
Есть ли смысл держать инвестиционные бриллианты в местах, которые могут быть подвергнуты пожару?
При таких температурах уже может начать плавиться золото (например, для пробы 585 температура плавления – 830-980 градусов Цельсия). Позже всех начнет видоизменяться платина.
Горелки ювелиров
Часто ювелиры для спайки того или иного участка в ювелирном украшении используют горелки для нагревания.
Ювелир за работой. Использует горелку для нагрева и спайки в ювелирном украшении. Подпишитесь на познавательный геммологический канал GEM STONES)) Источник фото: @PabloCimadevila
Может возникнуть ситуация, что бриллианты будут испорчены. При случайном направлении пламени горелки на бриллианты, они могут помутнеть, появится матовый налет. Так же могут стать непрозрачными как молоко (начальная стадия горения алмаза). Поэтому лучше откреплять заранее камни из оправы.
Особенно опасно пламя горелки для залеченных бриллиантов. Залеченные бриллианты – это бриллианты, в которых были удалены включения лазером и свободное место заполнено стекломатериалом. Такие бриллианты могут быть испорчены еще быстрее.
Невероятно красивы ювелирные украшения с бриллиантами.
Конечно, алмаз многообразен и неповторим. Драгоценный камень с самой высокой твердостью, одной из самых высоких дисперсий (игра камня) с одной стороны, и не устойчивый к огню, имеющий спайность (можно расколоть на несколько кусков), не самый редкий в мире с другой стороны.
Сегодня сложно представить ювелирный мир без такого незаменимого драгоценного камня как бриллиант.
Понравилась статья? Пожалуйста, поставьте лайк и подпишитесь на канал GEM STONES, чтобы видеть больше статей в своей ленте.
А Вы не боитесь потерять свои якуты?
Красный бриллиант – самый дорогой в мире
НАВИГАТОР СТАТЕЙ ПО МИНЕРАЛАМ КАНАЛА GEM STONES ЗДЕСЬ
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.
Только к концу XVII века, итальянским ученым удалось установить, что бриллиант горит при температуре свыше 720 градусов и только при наличии кислорода. О других термических характеристиках камня, можно узнать из статьи «Плавление алмазов: температура и эффект».
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:
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.
Если у вас есть интересная информация об этих минералах – пишите комментарии.
Поставьте лайк, нам будет приятно, что вы дочитали статью до конца.
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.
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.