Температура плавления алмаза и его особенности

Температура плавления алмаза сложности выявления и опыты

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.

11 ГПа. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ.

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

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.
Читайте также:  Ford Focus II не разорит даже в старости - Лайфхак - АвтоВзгляд

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.

Топ-10 металлов с самыми низкими температурами плавления

Привычным стереотипом является, что металл – это обязательно нечто тяжёлое, прочное, блестящее. Из металлов делают инструменты и механизмы, оружие и украшения. Металлы используют для защиты от непогоды и хранения пищи. Даже в язык проник стереотип — фраза «возьми какую-нибудь железяку» имеет вполне конкретный и ёмкий смысл.

Однако, твёрдые, прочные и жаростойкие далеко не все металлы. И вещества, такие как натрий, галлий, ртуть — находят необычные применения.

Сегодня, поговорим о десяти металлах с самыми низкими температурами плавления.

10. Олово (231°C)


Химический элемент, занимающий в периодической таблице юбилейное, пятидесятое место известен человечеству с древнейших времён. Первые капли олова (латинское наименование Stannum) первобытные люди заметили в своих кострах ещё за 4 тысячи лет до нашей эры. Немудрено — ведь олово плавится при температуре всего при 231°C. При этом дерево ещё только-только начинает обугливаться и робко гореть.

После застывания «слёзы», которыми плакал в огне красивый тяжёлый камень кассидерит, сохраняли форму, в которой им довелось застыть. Так появились первые металлические предметы кухонного быта.

Когда же удалось вытопить из зелёного малахита рыжую медь, оказалось, что смесь меди с оловом гораздо прочнее любого из металлов по отдельности. Тут-то цивилизация и начала бурно развиваться. Оружие, доспехи, посуда, инструменты — всё делали из прочной и красивой бронзы.

9. Литий (180°C)


Этот удивительный металл, открыли только в начале XIX века. Литий (Lithium, элемент №3) довольно легкоплавкий — жидкий метал температуры всего 180°C можно помешивать даже деревянной ложечкой.

Литий отличается очень малой плотностью — вдвое легче воды! Металл относится к группе щелочных и довольно активен химически (поэтому его так долго не могли открыть).

В современном мире литий широко используется для создания удивительных сплавов — твёрдых, лёгких и жаропрочных.
Без лития не обходится ни одна современная электронная штучка. Ведь литий является ключевым компонентом компактных и ёмких аккумуляторов. А ещё, именно литий придаёт замечательный алый цвет фейерверкам.

8. Индий (157°C)


В конце XIX века химикам удалось открыть и выделить в чистом виде элемент, занявший в периодической таблице клетку №49. Индий (Indium) — довольно тяжёлый (почти как железо) металл, плавящийся при 157°C.

Этот материал поразительно мягок и пластичен. Мягче этого металла только тальк! Невероятное свойство сделало индий незаменимым в радиоэлектронике. Тонкие индиевые полоски, нанесённые на стекло, хорошо проводят электрический ток — но при этом совершенно прозрачны. Так делают уже привычные нам плоские экраны на основе «жидких кристаллов» (LCD).

7. Натрий (97,8°C)


Натрий (Natrium, 11-й элемент) может расплавиться даже в кипятке — 97,8°C. Но мы бы не советовали позволить даже маленькому кусочку натрия упасть в воду (хотя бы и ледяную). Щелочной металл натрий очень активен химически и немедленно реагирует, отделяя от молекул воды водород и превращаясь в сильнейшую щелочь.

При этом выделяется много тепла, которое тут же поджигает освободившийся водород. Взрыв и пожар! Такие материалы как натрий хранят в керосине, что исключает их контакт с водой и влагой воздуха.

Читайте также:  Обтяжка салона автомобиля своими руками - материалы и технология Видео

Как очень активный элемент, натрий в том или ином виде присутствует вокруг нас в огромных количествах. Взять хотя бы хлорид натрия — обычная поваренная соль.

6. Калий (63,5°C)


Близкий родственник натрия — калий. Элемент №19 (Kalium) также бурно реагирует с водой, образуя щёлочь, и также легкоплавок — 63,5°C. А вот съедобных соединений калия почти нет, и в этом он полная противоположность натрию. Хотя в ограниченно малых количествах организму всё-таки необходим (микроэлемент).

В чистом виде калий практического применения не имеет. Но его многочисленные соединения с древних времён известны как удобрения, моющие средства, важные компоненты многих химических процессов.

5. Рубидий (39,31°C)


37-й элемент таблицы — рубидий (Rubidium) плавится всего при 39,31°C. Кусочек рубидия может растаять на блюдце как сливочное масло. Это лёгкий металл, его плотность лишь немного превышает плотность воды. Но реагирует с водой рубидий не менее бурно, чем его близкие родственники калий и натрий.

Рубидий удивителен своими химическими свойствами. Сам по себе щелочной металл очень легко вступает в разнообразные химические реакции. Но при этом соли рубидия и его сплавы с другими металлами являются хорошими катализаторами реакций. То есть, значительно ускоряют процесс, при этом совершенно не расходуясь сами по себе. Это делает рубидий ценным материалом для химической промышленности и радиоэлектроники.

4. Цезий (28,5°C)


Очень мягкий серебристый металл буквально плавится в руках. При температуре 28,5°C цезий (Caesium) становится жидкостью и буквально утекает между пальцев. Но не вздумайте провести такой опыт! Из всех щелочных металлов элемент №55 самый химически активный (уступая лишь францию).

На открытом воздухе цезий моментально окисляется, образуя яркое пламя. А при попадании в воду просто взрывается. Цезий ухитряется поджечь даже лёд! Более того, образовавшийся при реакции с водой гидроксид цезия разъедает стекло — и потихоньку грызёт сосуды из золота и даже платины.

А вот в электронике такая активность цезия позволяет делать очень чувствительные фотоэлементы и часы поистине космической точности.

3. Франций (27°C)


Элемент, занимающий 89-ю ячейку периодической таблицы — франций (Francium) — очень похож на цезий. Франций плавится при 27°C, но до этого неимоверно активный щелочной металл ещё требуется сберечь.

Мало того, что франций бурно реагирует буквально со всем подряд — он ещё и очень радиоактивен! Буквально через полчаса от килограмма франция останется — хорошо если горстка — разнообразных сильно излучающих продуктов деления.

Впрочем, в таких количествах его никто никогда и не видел. Неудивительно, что в природе этот элемент один из самых редко встречающихся. Да и практического применения ему так и не нашлось.

2. Галлий (26,79°C)


А вот серебристый металл галлий (Gallium — ещё до открытия элемента Д.И. Менделеев заранее оставил ему в таблице клеточку № 31) встречается гораздо чаще и нередко применяется просто для забав. Плавится он почти как цезий, при 26,79°C, но в остальном разительно отличается от своего «нервного» братца.

Внешне и по механическим свойствам галлий очень похож на алюминий. Лёгок, теплопроводен, в чистом виде довольно хрупок. Мгновенно образующаяся на воздухе плотная плёнка окислов так же хорошо защищает его от разрушения.

В чистом виде галлий практически не находит применения. А вот его соли и, особенно, легкоплавкие сплавы нашли широчайшее применение в ядерной физике, радиоэлектронике, измерительной технике.

1. Ртуть (-38,87°C)


Все мы хорошо знакомы со ртутью — даже сегодня, в век электроники, вряд ли найдётся хоть один человек, которому не измеряли бы температуру тела ртутным термометром. Но мало кто задумывается, что очень текучая тяжёлая серебристая жидкость — самый настоящий металл!

Читайте также:  Винительный падеж в русском языке

Да-да, элемент №80, Hydrargyrum, плавится на самом лютом морозе — температура кристаллизации ртути почти минус сорок градусов (-38,87°C).

Человечество знакомо со ртутью с древнейших времён. Ртуть находит широчайшее применение в технике, химии, металлургии. Этот элемент достоин отдельного, немаленького рассказа — а сегодня он гордо венчает наш рейтинг.

Забытая реальность

вспомним прошлое, вернемся к истокам

Плавить камень легко, и многие это делали.

Загадочная усадьба; уксус и уголь, какая связь? https://youtu.be/flcIJfvvNJQ

Где брали цемент для строек Руси? https://youtu.be/8qNiAE1JRKM

Провал грунта в Дедилово открыл тайны прошлого https://youtu.be/fDxm3xZTMIM

Волгодонский канал не строили, а откапывали! https://youtu.be/ZPHGDIRCzJA

В сточной канаве нашли артефакт промышленности Руси https://youtu.be/DTHj5yBxeEg

Как изменить своё отношение к язычникам за 14 минут. https://youtu.be/EBA3EkjMSzM
___
В ролике про полигональную кладку я вам немного рассказывал про современную плавку базальта.
Подписчики написали, что было бы интересно услышать об этом, и сегодня я хочу рассказать вам о том, как плавят камень в наши дни.
КАМЕНЬ ЗАМЕНИТ СТАЛЬ
НО КОГДА?

Промышленная петрургия, или каменное литье, не новое слово в истории отечественного литейного производства. Еще в конце XVI века в России отливали каменные ядра, брусчатку для мостовой. Одно из этих производств в Нижнем Тагиле сохранилось до сих пор.
Второе рождение петрургии выпало на первые годы развития «большой химии», которая потребовала новые материалы, способные противостоять агрессивной среде. «Петрургия – фундамент большой химии» – под такими заголовками в начале 60-х годов в газетах мелькали статьи о совершенно новом направлении в индустрии стройматериалов, способном в корне изменить привычные представления о надежности и долговечности конструкций.

Из журнала «Изобретатель и рационализатор», 1962, № 2 (С. 8–9).

ПЕТРУРГИЯ – ЧТО ВЫ ОБ ЭТОМ ЗНАЕТЕ?

Естественный камень базальт – отличный строительный материал. Его знали и любили еще строители древнего Египта, Рима, Византии. И для современных архитекторов камень – гранит и мрамор – наиболее благородный и долговечный материал. A что если камень расплавить? Подобно тому, как внутренний жар планеты выливает, выплескивает жидкий камень – лаву из жерлов вулканов, так и нам расплавить камень в печах и вылить его в литейную форму. Какой материал, с какими качествами мы при этом получим?
Основателем советской камнелитейной промышленности является академик Ф.Ю. Левинсон-Лессинг – геолог, исследователь вулканов. В 1926 году были начаты экспериментальные работы, завершившиеся в 1932 году пуском Московского камнелитейного завода. Так родилась новая наука и новая отрасль техники – петрургия.
Петрургия – это отливка различных изделий из расплавленных горных пород или из жидких металлургических шлаков.
Инженеры и конструкторы Московского камнелитейного завода – большие энтузиасты каменного литья. Изделия нашего завода – детали из плавленого базальта и диабаза – применяются во многих отраслях народного хозяйства. Так, например, облицованные камнем каналы гидрозолоудаления на ТЭЦ автозавода имени Лихачева работают уже более 20 лет, в то время как металлические выходят из строя через 2–3 года. На Шахтинской ГРЭС имени Артема в 1959 году сильно изнашиваемые участки пылепроводов мельничной установки (входные и выходные колена трубопроводов) были обмазаны базальтовой замазкой. Хотя толщина слоя не превышала 15–20 мм, срок службы этих участков увеличился в три-четыре раза. На Ясиновском коксохимическом заводе базальтовое литье было установлено на коксовых рампах. Это позволило сэкономить 500 тонн металла и резко улучшить сход кокса с рампы.

Из книги А. Чуйко «Искусственные камни», 1962 (С. 75–80).

Ссылка на основную публикацию
Тахограф VDO DTCO 3283 — характеристики, особенности, инструкции
Настройка тахографа - Ответы на вопросы - ТАХОБАН Настройку тахографа не нужно путать с операцией калибровки (тарировки, юстировки и так...
Сход развал и диагностика фольксваген поло Автосервис — ремонт автомобилей
Сход-развал Фольксваген Поло седан в сети надежных автосервисов - АвтоВызов Как узнать развал самому ? Среднее положение достигается тогда, когда...
Сход развал своими руками не хуже стенда
База данных углов установки колес Программа Winalign содержит наиболее полную базу данных спецификаций углов установки колес автомобилей, что означает что...
Тахограф на какие транспортные средства он ставится в 2020 году
Тахограф на автомобиль Действующие нормативы предписывают устанавливать тахограф на автомобиль, если машина используется при перевозке грузов или пассажиров. При этом...
Adblock detector