Elmasın erime noktası, mineralin fiziksel özellikleri ve yapısı. Sıvı haldeki elmas Elmas yanar mı?

Elmas oldukça nadir ve pahalı bir taştır. Dünyanın derinliklerinde doğar ve kimberlit borusu şeklinde yüzeye çıkar. Bu mineral uzun zaman önce keşfedildi, ancak bilim adamları bu değerli taşın özelliklerini incelemeye ancak on altıncı yüzyılda başladılar. Sayısız deneyden sonra fizikçiler elmasın yapısı ve özellikleri hakkında bir cevap verdiler.

Ancak bu mineralin incelenmesi halen devam etmektedir. Şu anda şu sorunun kesin bir cevabı yok: Bir elması eritirseniz ne olur? Mineralin yapısının ve özelliklerinin keşfedilmesi, onun sadece mücevher olarak değil, çeşitli endüstrilerde de kullanılmasını mümkün kılmıştır.

Elmas yapısı ve özellikleri

Elmasın yapısı, özelliklerini belirleyen çok güçlü bir bağa sahip karbon atomlarından oluşan kristal bir kafestir.

Elmas sertliği. Şu anda bilinen tüm minerallerin en sertidir. Yapısı gereği yüzeyinin başka mineraller veya nesnelerle tahrip edilmesi veya zarar verilmesi mümkün değildir.
Alkaliler ve asitler şeklinde agresif kimyasal ortamlara elmas reaksiyonunun olmaması.
Mineral kırılganlığı.

Mineralin kristal kafesinin yapısının özelliği onu kırılgan kılar. Bir taşa sert bir şekilde vurulduğunda küçük parçalara ayrılır. Bu özellik kuyumcular tarafından elmas keserken kullanılır.

Elmasın temel özellikleri daha geniş çapta araştırıldıysa, onu eritmeye çalıştığınızda mineral hangi özelliklere sahip olacak? Konuyla ilgili deneysel deneyler: "Elmas nasıl eritilir?" Fizikçiler tarafından yapıldı ve şu anda yürütülüyor.

Bir elmas nasıl eritilir

Fizikçiler deney sonucunda sıvı elmas damlaları elde etmeyi başardılar, ancak erime noktasını ölçemediler ve bu durumdaki mineralin yeni özelliklerini kaydetmeyi başaramadılar. Elmas normal şekilde havada 1000 santigrat dereceye kadar ısıtıldığında yanar ve vakumda 2000 derece sıcaklıkta grafite dönüşür.

Bilim adamları, deney sırasında, lazer darbeleri kullanarak karatın onda biri kadar doğal bir elması yüksek sıcaklığa, 3500 santigrat dereceye ve yüksek basınçlı şok dalgasına (basınç 11 milyon atmosfere ulaştı) maruz bırakmaya karar verdiler.

Sıcaklık ve basıncın kademeli olarak azalmasıyla birlikte ortaya çıkan sıvının yüzeyinde batmayan buz parçaları şeklinde oluşumlar ortaya çıktı. Sabit sıcaklıkta ve indirgenmiş basınçta bu katı oluşumların sayısı giderek arttı.

Deney koşullarının karmaşıklığı nedeniyle elmasın erimiş formunun özelliklerini incelemek mümkün olmadı. Ancak Neptün ve Uranüs'te de benzer belirtiler kaydedildi. Bu gezegenlerin derinliklerinde erimiş elmas denizlerinin bulunması ihtimali var.

Lav elması eritebilir mi?

Lavın sıcaklığı 500 ila 1200 derece arasında değişmektedir. Elmasın erime noktası 3500 dereceden başlar (bu, 11 GPa'dan fazla bir basınç gerektirir). Yani hayır, lav elması eritemez. Ancak onu yakabilir çünkü... Atmosfer basıncında elmas 1000 derece sıcaklıkta yanar.

İlginç gerçek. 2013 yılında Kamçatka'daki aktif yanardağların lavlarında elmas plaserler keşfedildi. Yanmaları gerekiyorsa bu nasıl mümkün olabilir? Bir dizi çalışmanın ardından bilim insanları bunların yeni oluşmuş, yeni özelliklere sahip elmaslar olduğu sonucuna vardı. Hatta onlara ayrı bir isim bile verildi - Tolbachinsky. Raporun belirttiği gibi: "Yıldırım elektrik deşarjlarının etkisi altında şok kristalleşmesi sonucu volkanik gazlarda elmaslar oluştu."

Elmas değerli bir taştır ancak özellikleri yalnızca 16. yüzyılda fizikçiler tarafından takdir edilmiştir. Ve bu, taşın birkaç yüzyıl önce bulunmasına rağmen. Elbette mineralin tam önemini değerlendirmek için birçok deney yapmak gerekiyordu. Taşın sertliği, elmasın erime noktası ve diğer fiziksel özellikleri hakkında bilgiler verdiler. Ancak o zamandan beri taş sadece güzel bir aksesuar olarak değil aynı zamanda endüstriyel amaçlarla da kullanılıyor.

Değerlendirme özel laboratuvarlarda gerçekleştirildi. Sonuç olarak, elmasın kimyasal bileşimi, kristal kafesinin yapısı açıklığa kavuşturuldu ve çeşitli olaylar keşfedildi.

Eriyen elmas

Erime noktası deneyleri

Bilindiği gibi, bir maddenin kristal kafesi, karbon atomları arasında kovalent bağlar bulunan bir tetrahedron şekline sahiptir. Bu yapının elmas eritmeyle ilgili birçok keşfin sebebi olması muhtemeldir.

Mineral ansiklopedileri elmasın erime hızlarını 3700-4000 santigrat derece olarak verir. Ancak genel kabul görmüş kalıpları takip etmedikleri için bu tamamen doğru bir bilgi değildir. Özellikle erime sırasında aşağıdaki etkiler keşfedildi:

Yüksek sıcaklıklar (oksijensiz 2000 santigrat derece) kullanılarak elmas grafite dönüştürülebilir. Üstelik bu maddenin artan sıcaklıkla daha sonraki davranışı mantıksal olarak açıklanamaz. Ancak süreci tersine çevirmek mümkün değil. Aşırı durumlarda, kristal kafesi doğal elmaslardan farklı olacak sentetik bir taş elde edebilirsiniz.
Bir taşı 850-1000 santigrat dereceye kadar ısıtırsanız karbondioksite dönüşür, yani iz bırakmadan kaybolur. Böyle bir deney 1694 yılında İtalyan Targioni ve Averani'den araştırmacılar tarafından taşları eritip tek bir elmasta birleştirmeye çalışarak gerçekleştirildi.
2010 yılında Kaliforniya'da da bir araştırma yapıldı; burada bir grup fizikçi, taşın sıcaklığı kademeli olarak artırılırsa elmasın erimesinin imkansız olduğu sonucuna vardı. Erime indeksini bulmak için sıcaklığın yanı sıra elmasa basınç uygulamak da gerekir ve bu da ölçümü zorlaştırır. Elması gerçekten sıvı bir duruma dönüştürmek için bilim adamlarının çok fazla çaba harcaması gerekiyordu. Bunu yapmak için taşa birkaç nanosaniye boyunca etki eden lazer darbeleri kullandılar. Bu durumda sıvı haldeki taş, deniz seviyesindeki atmosfer basıncının 40 milyon katı basınçta elde edilmiş oldu. Ayrıca basınç 11 milyon atmosfere düşerse ve mineral yüzeyindeki sıcaklık 50 bin Kelvin ise taş üzerinde katı parçalar belirir. Sıvının geri kalanında batmadılar ve buz parçalarına benziyorlardı. Basıncın daha da azalmasıyla birlikte parçalar birikerek yüzen “buzdağları” oluşturdu. Bilim adamları, Neptün ve Uranüs gezegenlerinin bileşiminde karbonun bu şekilde davrandığını; bu gök cisimlerinin yüzeyinde sıvı elmas içeren okyanusların da bulunduğunu karşılaştırdılar. Ancak bu varsayımı kanıtlamak için gezegenlere uydu göndermek gerekiyor ki bunu hızlı bir şekilde gerçekleştirmek şu anda mümkün değil.
Ultraviyole aralığında kısa ışık darbeleriyle bir taşa etki ederseniz, mineralde küçük çöküntüler görünecektir. Böylece deney, güçlü ultraviyole radyasyonun etkisi altında taşın ortadan kaybolduğunu, yani elmasın karbondioksite dönüştüğünü doğruluyor. Bu nedenle elmas bazlı ultraviyole lazerler hızla bozulur ve kullanılamaz hale gelir. Ancak mücevherlerin üzerindeki elmasın zamanla yok olacağı konusunda endişelenmemelisiniz: Bir mikrogram minerali çıkarmak için elması yaklaşık 10 milyar yıl boyunca ultraviyole ışık altında tutmanız gerekecek.

Dolayısıyla erime indeksi elmasın ilginç bir özelliğidir. Bu hâlâ üzerinde çalışılacak bir konudur. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte bilim adamları bu özelliği test etmenin yeni yollarını buluyorlar. Buna dayanarak taşın kökeni hakkında sonuçlar çıkarılabilir ve elmas kullanmanın yeni yolları keşfedilebilir.

Fiziksel ve mekanik özellikler

Elmasın ana ayırt edici özellikleri, mineraller arasında en yüksek sertlik (ama aynı zamanda kırılganlık), tüm katılar arasında 900-2300 W/(m K) arasında en yüksek termal iletkenlik, yüksek kırılma indeksi ve dağılımdır. Elmas bir dielektriktir. Elmas, havadaki metal için çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir - yalnızca 0,1; bu, kristalin yüzeyinde bir tür yağlayıcı görevi gören ince adsorbe edilmiş gaz filmlerinin oluşumuyla ilişkilidir. Bu tür filmler oluşmadığında sürtünme katsayısı artarak 0,5-0,55'e ulaşır. Yüksek sertlik, elmasın aşınmaya karşı olağanüstü dirençli olmasını sağlar. Elmas aynı zamanda en yüksek (bilinen diğer malzemelerle karşılaştırıldığında) elastik modül ve en düşük sıkıştırma oranıyla da karakterize edilir. Kristal enerjisi 10 5 J/g-at'tır, bağlanma enerjisi 700 J/g-at'tır - kristal enerjisinin %1'inden azdır.

Elmasın erime noktası 11 GPa basınçta 3700-4000 °C'dir. Elmas havada 850-1000 °C'de yanar ve saf oksijen akışında 720-800 °C'de zayıf mavi bir alevle yanar ve sonunda tamamen karbondioksite dönüşür. Elmas, hava erişimi olmadan 2000 °C'ye ısıtıldığında 15-30 dakika içinde grafite dönüşür. Sarı renkteki renksiz elmas kristallerinin ortalama kırılma indisi yaklaşık 2,417'dir ve spektrumun farklı renkleri için 2,402 (kırmızı için) ila 2,465 (mor için) arasında değişir. Kristallerin beyaz ışığı tek tek bileşenlere ayırma yeteneğine dağılım denir. Elmas için dağılım 0,063'tür.

Pırlantanın en önemli özelliklerinden biri lüminesanstır. Güneş ışığının ve özellikle katot, ultraviyole ve röntgen ışınlarının etkisiyle elmaslar ışıldamaya, farklı renklerde parlamaya başlar. Tüm elmas türleri katot ve X-ışını radyasyonunun etkisi altında parlar, ancak yalnızca bazıları ultraviyole radyasyonun etkisi altında parlar. X-ışını lüminesansı pratikte kayalardan elmas çıkarmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yapı

Her renkli pırlanta tamamen eşsiz bir doğa eseridir. Pırlantanın nadir renkleri vardır: pembe, mavi, yeşil ve hatta kırmızı.

Bazı renkli elmas örnekleri:

Porter Rhodes (mavi).

Elmas teşhisi

Gerçek bir pırlantayı taklitinden ayırt etmek için incelenen taşın ısıl iletkenliğini ölçmek için özel bir "elmas probu" kullanılır. Elmas muadillerine göre çok daha yüksek bir ısıl iletkenlik değerine sahiptir. Ek olarak, elmasın yağla iyi ıslanabilirliği kullanılır: özel mürekkeple doldurulmuş keçeli kalem, elmasın yüzeyinde düz bir çizgi bırakırken, taklit yüzeyinde ayrı damlacıklar halinde parçalanır.

Doğada elmas bulmak

Elmas Kesim

Elmas nadir fakat aynı zamanda oldukça yaygın bir mineraldir. Endüstriyel elmas yataklarının Antarktika hariç tüm kıtalarda olduğu bilinmektedir. Çeşitli elmas yatakları bilinmektedir. Zaten birkaç bin yıl önce, alüvyon birikintilerinden endüstriyel ölçekte elmaslar çıkarılıyordu. Elmas içeren kimberlit boruları ilk kez 19. yüzyılın sonlarına doğru keşfedildiğinde, elmasların nehir çökeltilerinde oluşmadığı anlaşıldı.

Pırlantanın kökeni ve yaşı hakkında henüz kesin bir bilimsel veri bulunmuyor. Bilim adamları farklı hipotezlere bağlı kalıyorlar - magmatik, manto, göktaşı, sıvı, hatta birkaç egzotik teori var. Çoğu, magmatik ve manto teorilerine, yüksek basınç altında (genellikle 50.000 atmosfer) ve büyük derinlikte (yaklaşık 200 km) karbon atomlarının kübik kristal bir kafes - elmasın kendisi - oluşturduğu gerçeğine eğilimlidir. Kayaçlar “patlama tüpleri” adı verilen oluşumlar sırasında volkanik magma tarafından yüzeye taşınır.

Bazı çalışmalara göre elmasların yaşı 100 milyondan 2,5 milyar yıla kadar olabiliyor.

Göktaşı elmaslarının dünya dışı, muhtemelen güneş öncesi kökenli olduğu bilinmektedir. Elmaslar ayrıca, örneğin kuzey Sibirya'daki Popigai astroblemesinde büyük meteorların düşmesi sırasında darbe metamorfizması sonucu da oluşur.

Buna ek olarak, aşırı yüksek basınçlı metamorfizma birlikteliklerindeki çatı kayalarında, örneğin Kazakistan'daki Kokchetav masifindeki Kumdykul elmas yatağında elmaslar bulunmuştur.

Hem çarpma hem de metamorfik elmaslar bazen büyük rezervlere ve yüksek konsantrasyonlara sahip çok büyük yataklar oluşturur. Ancak bu tür yataklarda elmaslar o kadar küçüktür ki endüstriyel bir değeri yoktur.

Madencilik ve mevduat

Ticari elmas yatakları, antik kratonlarla ilişkili kimberlit ve lamproit borularla ilişkilidir. Bu türden ana yataklar Afrika, Rusya, Avustralya ve Kanada'da bilinmektedir.

Kimberley Süreci materyallerine göre, 2008 yılında değer bazında dünya elmas üretimi 12.732 milyar dolara ulaştı (önceki yıla göre %6.7 artış gösterdi).

Rusya'da elmas arayışı neredeyse bir buçuk yüzyıl sürdü ve Yakutistan'da en zengin birincil elmas yatakları yalnızca 50'li yılların ortalarında keşfedildi. 21 Ağustos 1954'te Natalya Nikolaevna Sarsadskikh'in jeoloji ekibinden jeolog Larisa Popugaeva, Güney Afrika dışındaki ilk kimberlit borusunu keşfetti. Adı sembolikti - “Zarnitsa”. Bir sonraki, Büyük Vatanseverlik Savaşı'ndan sonra da sembolik olan Mir tüpüydü. “Udachnaya” tüpü açıldı. Bu tür keşifler SSCB'de endüstriyel elmas madenciliğinin başlangıcı oldu. Şu anda Rusya'da çıkarılan elmasların aslan payı Yakut maden tesislerinden geliyor. Ek olarak, Perm Bölgesi'nin Krasnovishersky bölgesinde ve Arkhangelsk bölgesinde büyük elmas yatakları bulunmaktadır: yatak adını almıştır. Primorsky bölgesi topraklarında Lomonosov ve Mezensky bölgesi topraklarında Verkhotina yatağı (adını V. Grib'den almıştır).

Eylül 2012'de medya, bilim adamlarının Krasnoyarsk Bölgesi ve Yakutia sınırında bulunan dünyanın en büyük darbeli elmas yatağı hakkındaki bilgilerin gizliliğini kaldırdığını bildirdi. Nikolai Pokhilenko'ya (yönetici) göre, bu mevduat trilyonlarca karat içeriyor.

Sentetik elmaslar

Arka plan ve ilk denemeler

1879'da İskoçyalı kimyager James Hannay, alkali metallerin organik bileşiklerle etkileşime girdiğinde karbonun grafit pulları şeklinde salındığını keşfetti ve benzer reaksiyonlar yüksek basınç koşulları altında gerçekleştirildiğinde karbonun elmas şeklinde kristalleşebileceğini öne sürdü. Parafin, kemik yağı ve lityum karışımının uzun süre kapalı, kırmızı-sıcak çelik bir boruda tutulduğu bir dizi deneyden sonra, bağımsız araştırmalardan sonra elmas olarak tanınan birkaç kristal elde etmeyi başardı. Bilim dünyasında elmasın bu kadar düşük basınç ve sıcaklıklarda oluşamayacağına inanıldığı için keşfi tanınmadı. 1943 yılında Hannay'in örneklerinin X-ışını analizi kullanılarak yeniden incelenmesi, ortaya çıkan kristallerin elmas olduğunu doğruladı, ancak analizi yürüten Profesör K. Lonsdale, Hannay'in deneylerinin bir aldatmaca olduğunu bir kez daha belirtti.

Sentez

Elması sentezleyen ilk kişi, Kiev'deki Karbür ve Elmas Aletler Merkezi Tasarım Bürosu'nda çalışan Valentin Nikolaevich Bakul'du ve ilk 2000 karatlık yapay elmasın üretimini organize etti; 1963'ten beri seri üretime geçilmiştir.

Elmas üretimine yönelik modern yöntemler, %95 hidrojen ve %5 karbon içeren gazdan (propan, asetilen) oluşan bir gaz ortamının yanı sıra elmasın kendisinin oluştuğu alt tabaka üzerinde yoğunlaşan yüksek frekanslı plazmayı (CVD) kullanır. Gaz sıcaklığı, atmosferik basınçtan otuz kat daha düşük bir basınçta 700-850 °C arasındadır. Sentez teknolojisine bağlı olarak elmasların substrat üzerindeki büyüme hızı 7 ila 180 μm/saat arasındadır. Bu durumda elmas, genellikle elmasın (sp3) değil, karbonun grafit (sp2) formunun stabilize edildiği koşullar altında bir metal veya seramik alt tabaka üzerinde biriktirilir. Elmasın stabilizasyonu öncelikle alt tabakanın yüzeyindeki kinematik işlemlerle açıklanmaktadır. Elmas biriktirmenin temel koşulu, alt tabakanın kararlı karbürler oluşturabilme yeteneğidir (elmas biriktirme sıcaklıklarında bile: 700 °C ile 900 °C arasında). Örneğin, Si, W, Cr'den yapılmış substratlar üzerinde elmas biriktirme mümkündür, ancak Fe, Co, Ni'den yapılmış substratlar üzerinde mümkün değildir (doğrudan veya yalnızca ara katmanlarla).

Başvuru

Ana kesim türleri şunlardır:

yuvarlak (standart sayıda 57 kenarlı)
fantezi, bu tür kesimleri içerir

“oval”, “armut” (ovalin bir tarafı dar açıdır), “markiz” (iki keskin açılı oval, plan olarak bir gözün stilize edilmiş görüntüsüne benzer), “prenses”, “parlak” , vesaire.

Bir pırlantanın kesim şekli, orijinal elmas kristalinin şekline bağlıdır. Maksimum değerde bir elmas elde etmek için kesiciler, işleme sırasında elmas kayıplarını en aza indirmeye çalışır. Elmas kristalinin şekline bağlı olarak işlem sırasında ağırlığının %55-70'i kaybolur.

İşleme teknolojisi açısından ham elmaslar üç büyük gruba ayrılabilir:

"Soubles" genellikle düzenli bir oktahedral şekle sahip kristallerdir; bunların ilk önce iki parçaya kesilmesi gerekir, bu da iki elmas üretimi için boşluklarla sonuçlanır;
“Makebles” - “tek parça” halinde kesilmiş, düzensiz veya yuvarlak şekilli kristaller;
“bölünme” - bir çatlak içerir ve daha sonraki işlemlerden önce ilk önce bölünür.

Ana elmas kesme merkezleri şunlardır: Hindistan, esas olarak 0,30 karata kadar olan küçük elmaslarda uzmanlaşmıştır; İsrail, ağırlığı 0,30 karattan fazla olan elmasları kesiyor; Çin, Rusya, Ukrayna, Tayland, Belçika, ABD, ABD'de sadece büyük, yüksek kaliteli elmaslar üretilirken, Çin ve Tayland'da küçük olanlar, Rusya ve Belçika'da orta ve büyük olanlar üretiliyor. Bu uzmanlık, kesicilerin ücretlendirmesindeki farklılıkların bir sonucu olarak oluşmuştur.

Teknik Bilimler Doktoru Dronova Nona Dmitrievna, 2001 yılında ham elmasları değerlendirmek için bir yöntem geliştirdi; burada büyük kristallerin maliyeti belirlenirken onlardan elde edilebilecek elmasların maliyeti tahmin ediliyor.

Ayrıca bakınız

NV merkezi - elmasta nitrojenle ikame edilmiş boşluk

Notlar

TSB
Fizik. Rev. Lett. 70, 3764 (1993): İzotopik olarak değiştirilmiş tek kristal elmasın termal iletkenliği
Dronova Nona Dmitrievna. Elmasların pırlantaya dönüştürülmesi sırasında renginin değiştirilmesi (sistematik yaklaşım ve deneysel çalışmalar) Jeoloji ve mineraloji bilimleri adayının bilimsel derecesi için bir tezin özeti. Uzmanlık 04.00.20 - mineraloji, kristalografi. Moskova, 1991
Yuri Shelementyev, Petr Pisarev Elmasların Dünyası (Rusça). Moskova Devlet Üniversitesi Gemoloji Merkezi. - Siyah elmasa karbonado denir. 23 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Eylül 2010.
Bilim ve Teknoloji, 14 Ekim 2002
Dergi odası | Neva, 2003 N9 | Evgeny Treyvus - Jeolog Popugaeva'nın Golgotası
1957 Lenin Ödülü diğer jeologlara verildi. Sadece 1970 yılında Popugayeva'ya fahri diploma ve "Mevduatın Keşfi" rozeti verildi.
Bilim insanları Sibirya'daki darbeli elmas yatağının gizliliğini kaldırdı. Lenta.ru(16 Eylül 2012). Erişim tarihi: 18 Eylül 2012.
“Büyük elmas küçük olanlardan çıkar”
B. F. Danilov “ELMASLAR VE İNSANLAR”
yaratıcı bir kişinin yaşam stratejisi
Dergi "Üniversiteler"
Patlama elmaslarının üretimi ve saflaştırılması için teknoloji // Katı Hal Fiziği, 2004, cilt 46, sayı 4. - C.586
lenta.ru: "Yeni Bilim Adamı" malzemelerine dayanarak "Yeni teknoloji, her boyutta elmas oluşturmanıza olanak sağlayacak"
Yeni n-Tipi Elmas Yarı İletken Sentezlendi
Ekimov, E.A.; V. A. Sidorov, E. D. Bauer, N. N. Mel"nik, N. J. Curro, J. D. Thompson, S. M. Stishov (2004). “Elmasta süper iletkenlik.” Doğa 428 (6982): 542-545. DOI:10.1038/nature02449. ISSN 0028-0836. Erişim tarihi: 2010-02-22.
Çok Kristalli Elmas İnce Filmlerde Süperiletkenlik

Edebiyat

Dronova N.D., Kuzmina I.E. Ham elmasların özellikleri ve değerlendirilmesi. - M.: MGGU, 2004. - 74 s.
Epifanov V.I., Pesina A.Ya., Zykov L.V. Elmasları pırlantaya dönüştürme teknolojisi. - Ortamlar için öğretici. Meslek okulu. - M.: Yüksekokul, 1987.
Orlov Yu.L. Elmasın mineralojisi. - M.: Nauka, 1984.

Bağlantılar

Peki elmas kaynıyor mu? Mineral doğal ortamda erimiş halde mevcut mu? Sunulan materyalde bu ve diğer soruların cevaplarını arayacağız.

Dünyanın derinliklerinde elmaslar nasıl oluştu?

Bilim adamlarına göre elmaslar, gezegenin çekirdeğinin oluşumu sırasında erimiş magma üzerindeki muazzam basıncın etkisi sonucu ortaya çıkmış olabilir. Değerli taşlar, derin kayalardaki gaz oluşum süreçleri nedeniyle yer kabuğunun yüzey bölgelerine doğru ilerlemiştir. Sonuç olarak, büyük mineral yataklarına sahip kayalık topraktaki boşluklardan oluşan elmas borular adı verilen borular oluştu.

Malzeme özellikleri

Elmasın erime noktasının ne olduğunu öğrenmeden önce mineralin özelliklerine bakalım:

Elmaslar mevcut fosiller arasında en yüksek sertliğe sahiptir. Bu nedenle hiçbir malzemenin yüzeyini tahrip etme veya çizme özelliği yoktur. Kendisi herhangi bir fiziksel nesneye zarar verebilir.
Elmas oldukça etkili bir yalıtkandır. Asitlere ve diğer agresif kimyasal ortamlara karşı dayanıklıdır.
Elmas tüm katı mineraller arasında en yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Mücevher istediğiniz kadar avucunuzun içinde tutulabilir. Aynı zamanda sıcaklığı değişmeden kalacaktır.
Elmasın benzersiz bir ışıltısı vardır. Herhangi bir kaynaktan gelen ışık ışınları, bir mineralin içinden geçerken, onun parlak bir şekilde parlamasını ve gökkuşağının tüm renkleriyle parıldamasını sağlar.

Yapı

Esas olarak elmas karbon atomlarından oluşur. Bununla birlikte, bunların her biri, bir üçgenin dört düzleminden oluşan bir çokyüzlü olan bir tetrahedronun orta kısmında bulunur. Bu, atomlar arasında son derece güçlü bir bağ sağlar. Bu, elmasın etkileyici erime noktasının yanı sıra en yüksek sertliğini de açıklar.

Elmas Erime Koşulları

2010 yılında, deneyler sırasında, Berkeley'de bulunan Kaliforniya Üniversitesi laboratuvarından fizikçiler, elmasın erimesine yol açan sıcaklığa maruz kalma düzeyini belirlediler. Bilim adamları, ısınma seviyesi ne olursa olsun, normal koşullar altında malzemeyi sıvı forma dönüştürmenin imkansız olduğunu bulmuşlardır. Bu hedefe ancak elmasın sadece sıcaklığa değil aynı zamanda yüksek basınca maruz bırakılmasıyla ulaşılabilir. Mineralin grafite dönüşmemesi için basıncı arttırmak gerekir. Dolayısıyla elmasın sıvı forma geçişi son derece zor bir süreçtir.

Elmasın erime noktası ve kaynama noktası nedir?

Malzemenin özelliklerinin incelenmesi sırasında elde edilen verilere göre, 850-1000 o C'ye ısıtıldığında yüksek basınç altında havada erime meydana gelir. Elmas, 1800 ila 2000 o C sıcaklığa maruz bırakılarak kaynatılabilir. boşlukta. Her iki durumda da mineral soğutulduğunda grafite dönüşür.

Elmasın erime noktasını belirlemek için bilim adamları, kütlesi 1/10 karat olan küçük bir doğal mineral kullanarak deneyler yaptılar. Malzeme yüzeylerinin kaynaması, kısa süreli lazer darbelerinin yarattığı şok dalgasının etkisi altında meydana geldi.

Araştırmacılar, yalnızca deniz seviyesindeki normal atmosfer basıncından 40 milyon kat daha yüksek bir basınç oluşturarak elmasın erime noktasının (derece cinsinden) ne olduğunu belirleyebildiler. Basınç 11 milyon atmosfere düştüğünde kaynayan mineralin yüzeyinde batmayan, suda buz gibi yüzen katı parçacıklar oluşmaya başladı.

Elmaslar yerkabuğunda nerede bulunur?

Bu mineraller son derece nadirdir. Ancak günümüzde dünyanın hemen hemen tüm kıtalarında endüstriyel yataklar geliştirilmektedir. Tek istisna Antarktika'dır.

19. yüzyılın ortalarına kadar minerallerin nehir çökeltilerinde oluştuğuna inanılıyordu. Daha sonra, kayalık dağ toprağında birkaç yüz metre derinlikte ilk elmas içeren oyuklar keşfedildi.

Bilim adamlarına göre bazı elmasların yaşı 100 milyon ila 2,5 milyar yıl arasında değişiyor. Araştırmacılar, dünya dışı kökenli “eski” mineralleri elde etmeyi başardılar. İkincisi, Güneş Sisteminin oluşumundan önce bile uzayda oluşan meteorlarla birlikte gezegene getirildi.

Elmaslar doğal koşullarda erimiş halde bulunur mu?

Elmasın erime noktası o kadar yüksektir ki, mineral artık Dünya'da kaynayan formda bulunamaz. Peki ya uzay nesneleri? Bilim adamlarına göre elmasın erime noktası Neptün ve Uranüs gibi gezegenlerin derinliklerinde hala korunuyor. İkincisinin% 10'unun bu mineralin yapısal temeli olan karbondan oluşması dikkat çekicidir.

Birçok bilim adamına göre, yukarıdaki gezegenlerde sıvı, kaynayan formda elmaslardan oluşan okyanuslar var. Bu hipotez, bu gök cisimlerinin manyetik alanının neden bu kadar tuhaf davrandığını açıklıyor. Sonuçta Neptün ve Uranüs, güneş sisteminde coğrafi kutupları net bir konuma sahip olmayan ve uzayda tam anlamıyla ayrılmış olan tek gezegenlerdir. İlginç bir hipotezi doğrulamak için geriye kalan tek şey Dünya'daki benzer koşulları deneysel olarak simüle etmektir. Ancak böyle bir çözüm şu anda son derece pahalı ve zaman alıcı olmaya devam ediyor. Bu nedenle, yakındaki gezegenlerde gerçekten erimiş elmas okyanuslarının bulunup bulunmadığından emin olmak henüz mümkün değil.

Kristal ve erimiş formların sınırında yer alan bu durum, yalnızca elmasın yapısının ve özelliklerinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda uzak gezegenlerin sırlarını da ortaya çıkaracaktır.

"Elmaslar, Dünya'ya tanıdık gelen kimyasal bir bileşik olarak adlandırılabilir, ancak onu eritmek için sadece yüksek sıcaklık yeterli değildir; aynı zamanda son derece yüksek basınç gerektirir, bu da ısıtmanın düzenlenmesini zorlaştırır" diyor. Araştırmanın yazarlarından Hermann Eggert.

Bilim insanları bir zamanlar bir elması eritmeyi başarmıştı ancak bu deney sırasında bilimsel ekip süreci düzgün bir şekilde düzenleyemedi ve parametreleri ölçemedi. Bu deneyin sonucunun tesadüfen oluştuğunu söyleyebiliriz.

Elmaslar son derece güçlü bir malzemedir ve tek başına bu bile onları eritmeyi göz korkutucu bir görev haline getirir. Ancak buna ek olarak süreci neredeyse imkansız hale getiren bir özellik daha var. Gerçek şu ki, sıcaklık yükseldiğinde elmaslar doğalarını korumak istemezler ve fiziksel özelliklerini değiştirerek grafite dönüşürler. Ve bu bileşik zaten sıvıya dönüşüyor. Bilim adamları, elması grafite dönüşmeye başlayacağı noktaya getirmek ve orada tutmak için bir numara kullanmak zorunda kaldılar.

Gaz devleri Uranüs ve Neptün, Evrenin bilinen kısmında ultra yüksek sıcaklıkların ultra yüksek basınçla birleştiği birkaç yerden biridir. Bu tür doğal koşulları kopyalamak için Eggert ve meslektaşları, on karat ağırlığında ve yarım milimetre kalınlığında, muazzam bir basınç yaratabilen bir lazer makinesine doğal bir elmas yerleştirdiler.

Elmas, Dünya'nın deniz seviyesindeki basıncından 40 milyon kat daha yüksek bir basınçla sıvı bir maddeye dönüştü. Bunun ardından bilim insanları, tesisteki basıncı ve sıcaklığı kademeli olarak düşürmeye başladı. Dünya üzerindeki normal basıncın 11 milyon katı basınçta ve yaklaşık 50.000 Kelvin sıcaklıkta, elmas sıvısında katı parçalar oluşmaya başladı. Sıcaklığı sabit bir seviyede tutarken basınç azaldığında oluşum sürecinin ivme kazandığını tespit etmek deneysel olarak mümkündü.

Numunenin diğer davranışları bilim adamlarını hayrete düşürdü. Elmas parçaları birbirine yapışmadı, tıpkı buzdağlarının uçsuz bucaksız okyanuslarda yüzdüğü gibi sıvı bir ortamda yüzdü.

Çoğu malzeme sıvı haldeyken katı halde olduğundan daha az yoğundur. Bunun tek istisnası sudur, çünkü buzun yoğunluğu her zaman sıvı suyun yoğunluğundan daha azdır. Erimiş elmas da aynı nitelikleri gösterir.

Analiz Neptün ve Uranüs'ün yüzde on karbondan oluştuğunu gösteriyor. Bu nedenle Eggert, bu gezegenlerde elmas denizlerin varlığının oldukça mümkün olduğuna inanıyor. Üstelik bu tür oluşumlar teoriye mükemmel bir şekilde uyuyor çünkü bu gaz devlerinin en ilginç gizemlerinden birini açıklayabiliyorlar.

Dünya'da manyetik kutuplar pratik olarak coğrafi kutuplarla çakışmaktadır. Ve Uranüs ve Neptün'de manyetik alanın ekseni dönme ekseninden keskin bir şekilde kaydırılmıştır - fark yaklaşık 60 derecedir. Manyetik dalgaları yansıtabilen ve kırabilen bir elmas okyanusunun varlığı, böyle bir olguya pekala bir açıklama getirebilir.

Uzay Araştırmaları Enstitüsü çalışanı Jeoloji ve Mineraloji Bilimleri Doktoru İlya Torbaev, Uranüs ve Neptün'ün elmas denizleri ve elmas kıyıları hakkında konuştu.

“Fiziksel açıdan bakıldığında önerilen modelin bariz bir kusuru yok. Evet, elmasın Dünya için eşsiz bir mineral olduğu gerçeğine alışkınız. Ancak bu benzersizliği yalnızca gezegenimizde yeterli koşulların bulunmaması belirliyor. bu tür kimyasal bileşiklerin oluşumu.

Uranüs ve Neptün ise tam tersine bu tür maddelerin sentezi için yaratılmış gibi görünüyor. Yüksek karbon içeriği, aşırı basınç ve ısı, elmasın Dünya'da silikon kadar yaygın olmasını sağlamış olabilir. Eggart deneyinin fizikokimyasal bileşeni şüphe götürmezken, astronomik kısmı doğrulama ve kanıt gerektiriyor. Ancak beklemeleri gerekecek; Uranüs ve Neptün'e yapılacak bir sonraki seferler yalnızca 2025-2030 için planlanıyor."

Okumak faydalı olabilir:

	Portal "Jeoloji"