Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.
Алмазы из-под пресса?
Алмаз - это тоже правильная кристаллическая модификация углерода. Хотя попадаются алмазы массой несколько сот граммов (крупнейший алмаз мира "Куллинан" весил 621,2 г, а один не очень чистый бразильский алмаз даже на несколько граммов больше), обычно на 1 т породы даже в самых богатых месторождениях Африки, Урала и Бразилии приходится всего 0,01—0,1 г алмазов, причем, как правило, в виде мелких вкраплений.
Мировая добыча алмазов (без СССР)
Кристаллическая решетка алмаза. Каждый атом углерода окружен четырьмя другими атомами, расположенными в вершинах тетраэдра
в 1960 г. составила 28,1 миллиона карат, или 5,6 т; из них около 20 % пошли на нужды ювелирного производства. Масса алмазов, как и других драгоценных камней, измеряется каратами. Раньше каратом называли массу семечка рожкового дерева; в высушенном виде такое семечко весило 150—220 мг. Сейчас установлен так называемый метрический карат, равный 200 мг. Алмазы бывают прозрачными и бесцветными (чистой воды), обычно со слегка голубоватым оттенком, реже с розовым или желтым. Они по-разному рассеивают световые лучи различного цвета, создавая тем самым вели-
59
ч
\
/
/
/ / / /
*>
/
ч
V
/J
Отражение световых лучей лианте
в брил-
Ij АЛЛ к°лепную игру красок, которую мож-
но еще усилить путем шлифовки алмаза на полное внутреннее отражение ("бриллиантовая грань").
Однако большинство алмазов — мутноватые камни, имеющие цвет от свинцово-серого до черного; такие алмазы находят техническое применение. Алмазы не только предмет роскоши, но и очень ценный материал для промышленности, так как они обладают огромной твердостью, которой не достигает ни один из известных материалов. Например, шлифующее действие алмазного порошка в 140 раз выше шлифующего действия корунда — основного компонента современных абразивных материалов. Поэтому алмазы применяют в инструментах для сверления, резания и шлифования очень твердых материалов, для волочения особо тонкой проволоки, например в производстве ламп накаливания, в качестве подшипников в сверхточных приборах и т.д. Все мы знаем также о применении алмаза для резки стекла. В этом случае алмаз надо крепить в инструменте так, чтобы резка осуществлялась естественной кромкой кристалла; тогда он не только царапает стекло, но й расщепляет его, как клин. Правда, алмаз настолько хрупок, что его можно растереть в порошок в стальной ступке. Одна ко резать и шлифовать его можно только алмазными же инструментами.
Столь многообразное применение алмазов вызывает большой спрос на них. Начиная с прошлого столетия множество ученых (а вместе с ними множество современных алхимиков и шарлатанов) пытались получать искусственные алмазы. Для этого нужно "всего лишь" перестроить обычную структуру углерода в алмазную. Однако, как показывает фазовая диаграмма углерода, очень трудно достичь области, в которой происходит образование алмазов. Для этого необходимы температуры 2000—3000 0C и давления свыше 3000 МПа! Даже лучшие специальные материалы выдерживают такие давления лишь тогда, когда они находятся сами под большим давлением, так чтобы разность давления внутри сосуда и вне eto не превышала 1000 МПа.
Исследователи, занимавшиеся производством алмазов сотню лет назад, этих закономерностей не знали. Англичанин Хэнней одним из первых нагревал парафин и костное масло в заваренных с обоих концов стальных трубках. При этом он получал кристаллики, которые до сих пор хранятся в Британском музее; 60
Бриллианты
Давление 10 aw юоо
$00
600
гоо
|
Men угле |
uwrutte |
/ |
||
|
Алмаз |
\ |
|||
tOOO 2000 3000 4000 5000
Температура «С
Фазовая диаграмма углерода по Бриджмену
экспериментальная проверка показала, что по структуре они представляют собой настоящие алмазы. Но сегодня мы не можем с уверенностью сказать, что это за алмазы - подделка или результат случайно удавшегося эксперимента, так как в опытах Хэннея давления были слишком низкими, чтобы получились настоящие алмазы, хотя возможность их получения и при малых давлениях учеными не исключается. Правда, все попытки воспроизвести опыты Хэннея остаются безрезультатными. Один из таких опытов описал Жюль Верн в своем романе "Южная Звезда".
Другой путь получения искусственных алмазов указал французский физик Муассан в 1894 г. Пытаясь воспроизвести условия образования алмазов в железных метеоритах, он насытил расплавленный чугун углеродом и быстро охладил его. Однако вопреки утверждениям многих учебников, Муассану никогда не удавалось получить искусственные алмазы — его опыты оказались безуспешными. Другие исследователи пытались закристаллизовать испаряющийся из электрической дуги между угольными электродами углерод с помощью жидкого воздуха (О.Руфф, 1917 г., М.Гофман, 1931 г. и т.д.). Но они получали только графит.
Только в 1953—1954 гг. одной американской и одной шведской группам ученых удалось из парафинов в присутствии металлических катализаторов получить алмазы при температуре около 2000 0C и давлении 5300 МПа. В 1958 г. группа советских исследователей получила искусственные алмазы, ас 1961 г. налажено их производство в значительных масштабах. Хотя некоторые соединения металлов с углеродом (карбиды вольфрама, титана и ванадия) вполне способны конкурировать с искусственными алмазами, все равно потребность в алмазах довольно велика и останется такой же в будущем*.
Полноты ради упомянем, что при очень высоких давлениях могут существовать и другие модификации углерода, обладающие более металлическими свойствами, чем графит. Однако практического применения эти модификации не нашли и вряд ли найдут.
* Читателю, интересующемуся проблемой искусственных алмазов, рекомендуем прочесть увлекательную книгу В.Рича и М.Черненко "Неоконченная история искусственных алмазов" (M., "Наука", 1976). Прим. перев.
|
Вы находитесь на сайте Xenoid v2.0: |
|
Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0
Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач