Quel est le point d'ébullition du diamant. Diamant à l'état liquide
Les scientifiques se disputent encore sur la substance dans laquelle le diamant passe lors de la fusion. Depuis le XVIe siècle, date à laquelle le minéral a été découvert, il a été activement étudié. Mais, de nombreux mystères n'ont pas encore été résolus. Depuis plus de 500 ans, de nombreuses expériences ont été menées dans la quête des scientifiques pour percer ce mystère. Mais la plupart des propriétés de la pierre sont encore inexplorées. Chaque découverte prend plusieurs années. Dans notre article, nous allons légèrement ouvrir pour vous l'un des voiles derrière lesquels se cachent de nombreuses choses intéressantes.
À propos des propriétés de base
La température à laquelle un diamant fond détermine s'il peut être utilisé dans l'industrie de la bijouterie ou dans l'industrie. Mais la caractéristique n'a pas encore été complètement étudiée, car la pierre a des propriétés uniques. Il est difficile de le comparer avec quoi que ce soit de connu dans le monde.
L'une des explications de ces caractéristiques inhabituelles du minéral est son origine extraterrestre. Il existe une théorie selon laquelle le diamant est venu sur la planète depuis l'espace avec des météorites et s'est installé dans les entrailles de la terre. D'autres scientifiques expliquent le comportement étrange de la pierre par la structure de son réseau cristallin.
Les atomes de carbone qu'il contient ont une liaison ultra-forte, qui détermine les propriétés déjà connues du diamant :
- dureté anormale;
- résistance à l'environnement chimique agressif (alcalis et acides);
- fragilité.
Le paradoxe du diamant est que, d'une part, c'est le minéral le plus durable de la planète. Mais d'un autre côté, il est très fragile et peut être facilement endommagé par un coup violent. Les bijoutiers utilisent la dernière propriété lors de la coupe.
Propriétés intéressantes étudiées lors d'expérimentations
Le diamant est la pierre la plus étonnante. Sa nature et ses propriétés tirent le meilleur parti personnes intelligentes planètes pour résoudre les problèmes les plus difficiles. Sa beauté ravit des millions de personnes. C'est l'un des meilleurs diélectriques et isolants. Il ne contient que des atomes de carbone.
Il est curieux que le carbone lui-même soit une substance extrêmement combustible. Dans la nature, on le trouve plus communément sous forme de graphite. Cela a incité les scientifiques à l'idée de convertir une substance en une autre. Ils voulaient savoir si, pendant le processus de fusion, le diamant se transformerait en graphite et vice versa. Les résultats ont été mitigés.
Il s'est avéré qu'il est possible de créer du graphite à partir de diamant en chauffant le cristal à 2000 degrés et en bloquant l'accès à l'oxygène. Mais il n'était pas possible de réaliser la réaction inverse sans faire de graine. Vous pouvez lire à ce sujet dans l'article Si la pierre n'est pas chauffée sous vide, elle se transformera simplement en carbone.
Passage d'un état à un autre
Par la température et l'environnement dans le four de fusion, il est possible de prédire dans quel état le diamant ira. Si de l'oxygène est présent dans le flacon, la pierre brûlera complètement à une température de 850 à 1000 degrés Celsius. Au cours de la réaction, une flamme bleu pâle sera libérée. À la fin de l'expérience, le CO2 - oxygène et carbone - restera dans la capsule.
Il a été possible de le prouver en 1694 par les scientifiques italiens Targioni et Averani. Ils ont essayé de fusionner deux petits diamants en un seul, mais ils n'ont brûlé que les pierres.
Leur expérience a échoué car il est incroyablement difficile d'obtenir une fusion en douceur des diamants : une capsule sans oxygène est nécessaire, avec la capacité de réguler la pression à l'intérieur.
La substance dans laquelle passent les diamants chauffés à 2000-3000 degrés dépend de l'environnement. Si vous bloquez l'oxygène et créez une température de 1800 à 2000 degrés, vous pouvez obtenir du graphite. En augmentant le niveau de chaleur à 3700-4000 degrés dans les mêmes conditions, vous pouvez obtenir du carbone fondu. Mais il est extrêmement difficile d'atteindre de telles capacités à partir d'appareils de laboratoire.
Le déroulement de l'expérience et ses résultats
Pour déterminer à quelle température un diamant fond, une grande expérience a été menée en 2010. Une pierre de 1/10 carat a été placée dans une capsule spéciale, où des impulsions d'ondes nanosecondes ont été créées. Le four a atteint une pression de 10 millions d'atmosphères et une température de 40 000 Kelvin (39 726,85 Celsius), après quoi le cristal est passé à l'état liquide.
L'expérience ne s'est pas arrêtée là. Les scientifiques ont continué à augmenter la température et la pression. Lorsque la chaleur a atteint 50 000 Kelvin (49 726,85 Celsius), le diamant a commencé à durcir. De plus, il l'a fait littéralement en morceaux - des cristaux solides formés à la surface de la masse fondue.
La conception ressemblait à un iceberg. Curieusement, la masse fondue n'a pas bouilli ni changé pendant que les scientifiques continuaient à augmenter la température. Mais au fur et à mesure que les degrés diminuaient et que la pression restait la même, les cristaux grossissaient et fusionnaient en un seul.
Phénomènes et faits scientifiques
Il n'y a pas que la fonte du diamant qui intéresse les scientifiques. Au cours d'une des expériences sur la transformation de la pierre en dioxyde de carbone, une découverte intéressante s'est produite. Lorsque le cristal a été exposé à de puissants rayons ultraviolets, une cavité s'est formée dans le minéral.
Il a été possible de découvrir que les ultraviolets endommagent le diamant. Mais pour les propriétaires de bijoux en diamants, cela ne devrait pas inquiéter. Il faudra des dizaines de milliers d'années avant que les rayons du soleil n'endommagent vos bijoux.
Les scientifiques n'ont pas été en mesure de résoudre de nombreux mystères du diamant. Par exemple, dans les ateliers de joaillerie, la pierre peut être facilement chauffée, traitée et soudée. Certes, s'il y a des fissures dans le diamant, il se brisera en petits fragments.
Cristaux de lave et de carbone
En raison du fait que les gisements de diamants sont situés dans des tuyaux de kimberlite - l'endroit où la roche volcanique remonte à la surface, il existe des inquiétudes légitimes. La lave peut-elle faire fondre un diamant ? La réponse est sans équivoque - non.
Le fait est que le point de fusion du diamant est supérieur à 3500 degrés. Oui, et la pression doit être sérieuse, supérieure à 11 hPa. La chaleur de la lave n'est que de 500 à 1200 degrés. Par simple comparaison, nous concluons que les coulées de lave ne peuvent brûler un minéral que s'il atteint 1000 degrés.
Cet état, situé à la frontière des formes cristallines et fondues, permettra non seulement de mieux comprendre la structure et les caractéristiques d'un diamant, mais aussi de révéler les secrets des planètes lointaines.
"Les diamants peuvent être appelés un composé chimique familier à la Terre. Cependant, pour le faire fondre, il ne suffit pas d'avoir une température élevée - vous avez également besoin d'une pression extrêmement élevée, ce qui, à son tour, rend difficile la régulation du chauffage. », explique l'un des auteurs de l'étude Hermann Eggert.
Les scientifiques ont réussi une fois à faire fondre un diamant, mais au cours de cette expérience, l'équipe scientifique n'a pas été en mesure de réguler correctement le processus et de mesurer les paramètres. On peut dire que le résultat de cette expérience était accidentel.
Les diamants sont un matériau exceptionnellement résistant, et cela seul fait de leur fusion une tâche redoutable. Mais, en plus, il y a une autre caractéristique qui rend le processus presque impossible. Le fait est que lorsque la température monte, les diamants ne veulent pas conserver leur nature et changer propriétés physiques transformer en graphite. Et déjà ce composé se transforme en liquide. Les scientifiques ont dû aller à l'astuce - amener le diamant au point où il commence à se transformer en graphite et le garder à l'intérieur.
Les géantes gazeuses Uranus et Neptune sont l'un des rares endroits de la partie connue de l'univers où des températures ultra-élevées sont combinées à des pressions super élevées. Pour reproduire ces conditions naturelles, Eggert et ses collègues ont placé un diamant naturel de dix carats d'un demi-millimètre d'épaisseur dans une machine laser qui peut générer une pression énorme.
À une pression 40 millions de fois supérieure à la pression sur Terre au niveau de la mer, le diamant s'est transformé en une substance liquide. Après cela, les scientifiques ont commencé à réduire progressivement la pression et la température dans l'installation. À environ 11 millions de fois la pression normale sur Terre et à une température d'environ 50 000 degrés Kelvin, des fragments solides ont commencé à se former dans le fluide diamanté. Empiriquement, il a été possible d'établir que le processus de leur formation s'accélère avec une diminution de la pression tout en maintenant la température à un niveau constant.
Le comportement ultérieur de l'échantillon a étonné les scientifiques. Les éclats de diamant ne collaient pas ensemble, mais flottaient dans un milieu liquide, tout comme les icebergs flottent sur les étendues des océans.
La plupart des matériaux de forme liquide ont une densité inférieure à celle d'un solide. L'eau est considérée comme la seule exception, car la densité de la glace est toujours inférieure à la densité de l'eau liquide. Le diamant fondu présente les mêmes qualités.
L'analyse montre que Neptune et Uranus contiennent dix pour cent de carbone. Par conséquent, selon Eggert, l'existence de mers de diamants sur ces planètes est tout à fait possible. De plus, de telles formations s'inscriraient parfaitement dans la théorie, puisqu'elles peuvent expliquer l'un des mystères les plus intéressants de ces géantes gazeuses.
Sur Terre, les pôles magnétiques coïncident presque avec les pôles géographiques. Et sur Uranus et Neptune, l'axe du champ magnétique est fortement décalé par rapport à l'axe de rotation - la différence est d'environ 60 degrés. L'existence d'un océan de diamants, capable de réfléchir et de réfracter les ondes magnétiques, pourrait bien expliquer un tel phénomène.
Le docteur en géologie et minéralogie Ilya Torbaev, employé de l'Institut de recherche spatiale, a parlé des mers de diamants et des côtes de diamants d'Uranus et de Neptune.
"D'un point de vue physique, le modèle proposé n'a pas de défauts évidents. Oui, nous sommes habitués au fait que le diamant est un minéral unique pour la Terre. Mais cette unicité est due uniquement au manque de conditions suffisantes sur notre planète pour la formation de tels composés chimiques.
Uranus et Neptune, au contraire, semblent avoir été créés pour la synthèse de telles substances. Haute teneur en carbone, extrême pression et Chauffer aurait pu rendre le diamant aussi commun là-bas que le silicium l'est sur Terre. Si la composante physico-chimique de l'expérience d'Eggart ne soulève aucun doute, la partie astronomique demande vérification et preuve. Mais ils devront attendre - les prochaines expéditions vers Uranus et Neptune ne sont prévues que pour 2025-2030."
Bonne journée, chers amis. Le diamant est incroyablement résistant à toutes sortes d'influences du monde extérieur. Mais même ainsi, il existe toujours un point de fusion du diamant, qui ne peut être atteint que si certains facteurs sont respectés.
En fait, il n'est pas si facile de mesurer le point de fusion des diamants. Le fait est qu'en même temps, la haute pression a également un effet. Sinon, il y a un risque de retransformer la pierre en graphite.
Expériences avec le point de fusion des diamants
Dans cette histoire, le laboratoire national de Livermore. Laurent. Après tout, des scientifiques de l'Université de Californie ont mené une expérience inhabituelle, à la suite de laquelle il s'est avéré que le diamant fond à une température de 3700-4000 degrés Celsius et à une pression de 11 GPa. L'expérience a été menée en 2010.
Contrairement à de nombreux solides ordinaires, le diamant ne peut pas être transformé en liquide en augmentant simplement la température de l'air ambiant.
Eggart John, l'un des leaders du processus, a partagé ces observations au cours de l'expérience. Il a également déclaré que pour un tel état, le diamant devait en outre être maintenu sous très haute pression. Comme vous pouvez le deviner, il est très difficile de mesurer la température d'un diamant.
Et vous ne pouvez pas vous passer de pression: dans l'air, le diamant brûle à une température proche de 1000 degrés Celsius, et dans le vide à 2000 degrés, il se transforme en graphite (en même temps, il est impossible d'inverser le processus direction, au mieux, vous obtenez un diamant synthétique qui est inférieur à ses propres frères). Il n'y a pas d'état intermédiaire dans les deux cas.
De plus, l'expérience sur l'étude du minéral a été réalisée à la fin du XVIIe siècle par des scientifiques italiens, qui ont décidé à tout prix de fusionner plusieurs exemplaires en un seul ensemble. En conséquence, il n'a été possible de connaître que le point de fusion de la pierre.
Également à un moment donné, il a été possible de découvrir que la fusion n'était pas non plus obtenue avec les rayons ultraviolets. En effet, dans ce cas, le minéral commence simplement à se transformer en dioxyde de carbone. Pour cette raison, il n'était pas possible de créer des lasers ultraviolets à l'aide de pierre - ils devenaient tout simplement inutilisables. Mais pour les diamants ordinaires, tout n'est pas si effrayant. En effet, pour la disparition complète d'un microgramme d'un minéral, il faudra bien 10 milliards d'années.
Déroulement de l'expérience principale
Et voici le déroulement de l'expérience proprement dite, menée en 2010 :
- Les scientifiques ont pris un très petit diamant (1/10 carat).
- À l'aide d'impulsions laser nanosecondes, des ondes de choc se sont formées, créant une énorme pression.
- Lorsque la pression atteint 40 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer, le diamant atteint un état liquide.
Mais cela ne s'est pas arrêté là. Les scientifiques ont commencé à réduire la pression et à abaisser la température. En conséquence, il s'est avéré que le diamant commençait à revenir à une forme solide (bien qu'en morceaux) à une pression de 11 millions d'atmosphères et 50 000 Kelvin. En même temps, ces morceaux flottaient dans le "bouillon" restant comme des glaçons dans la mer. Les scientifiques ont décidé d'abaisser davantage la pression, mais de ne pas modifier la température. Et le diamant a commencé à se comporter comme de l'eau ordinaire - encore plus "d'icebergs" ont commencé à y apparaître, les formations elles-mêmes sont devenues plus grandes.
Hypothèses inhabituelles
Sur la base de telles expériences, des conclusions ont été tirées sur la possibilité de l'existence de telles conditions sur Uranus et Neptune. Le fait est que ces deux planètes sont composées de carbone à hauteur de 10 %.
Il existe une version selon laquelle les océans de diamant fondu pourraient être à la base d'un champ magnétique inhabituel pour Neptune et Uranus, car leurs pôles sont séparés (!). Autrement dit, le pôle magnétique ne coïncide pas avec le pôle géographique.
Mais pour l'instant, les hypothèses ne restent que des hypothèses. Après tout, envoyer des satellites sur les deux planètes ou essayer de simuler leurs atmosphères sur Terre est difficile et coûteux. Mais un jour, nous saurons avec certitude ce qui s'y passe réellement.
Au fait, si le sujet de l'espace et de ces planètes inhabituelles vous intéresse, nous vous suggérons de regarder une vidéo de formation à leur sujet.
Les secrets de l'univers des pierres précieuses n'ont pas encore été entièrement révélés. Revenez souvent et apprenez-en beaucoup sur ces minéraux étonnants. A plus tard!
L'équipe LyubiKamni
Le fait que les diamants brûlent a été prouvé dès le 17ème siècle. Mais, aujourd'hui, ce sujet a éclaté avec une vigueur renouvelée, attirant l'attention non seulement des scientifiques, mais aussi des gens ordinaires. La pierre « irrésistible » devient le principal objet d'étude. En effet, avec le développement de la technologie, le besoin de diamants a augmenté. Lisez l'article et vous découvrirez comment l'humanité a appris l'inflammabilité du minéral, quel rôle a joué Lavoisier dans son histoire et ce que ces expériences nous ont apporté.
A travers les flots de l'histoire...
Les esprits curieux ont de tout temps avancé les théories les plus folles. Pas étonnant qu'ils s'intéressent au diamant et à ses propriétés. La pierre est non seulement l'une des plus durables au monde, mais aussi la plus chère. Ce n'est qu'au XVIIe siècle qu'il a été possible de déterminer qu'un diamant brûlait.
Le crédit revient au physicien anglais Boyle. Il a réussi à graver le diamant à travers une lentille en faisant briller un rayon de soleil dessus. Mais, les tentatives de répéter l'expérience par des scientifiques français ont échoué. Ils ont placé la pierre dans un récipient de fusion et tout ce qu'ils ont obtenu était un revêtement sombre sur les cristaux.
La contribution d'Antoine Lavoisier à l'étude du cristal
Une grande contribution à l'étude du minéral a été apportée par le physicien français Antoine Lavoisier. Il a prouvé que les diamants brûlent en présence d'air. Pour son expérience, il :
- placé la pierre dans un récipient en verre;
- l'a rempli d'oxygène;
- bouché.
À l'aide d'une lentille, il a chauffé les diamants, après quoi ils ont brûlé complètement avec une faible flamme bleue. Mais aucune cendre n'a été trouvée dans le ballon. Après avoir examiné l'air dans le ballon, il a constaté que du dioxyde de carbone y apparaissait.
Fait intéressant, Lavoisier n'a pas essayé de prouver avec ses expériences qu'un diamant peut être brûlé - c'est arrivé par accident. L'essence de ses expériences était de réfuter la théorie du phlogistique.
Réalisant des expériences sur la combustion de substances dans des capsules scellées, Lavoisier n'a pas pu attirer l'attention de la "communauté scientifique" sur celles-ci. Pour y remédier, il déclara qu'il brûlerait un morceau du diamant. Une telle décision prouva l'efficacité de son travail et révéla au monde l'un des mystères du diamant.
La découverte qui a changé le monde
Tout ce que nous considérons maintenant comme familier dépendait du fait que le diamant ait pris feu ou non. D'abord, grâce à l'expérience de Lavoisier, la théorie du phlogistique a été rejetée. Selon elle, deux substances sont toujours nécessaires pour une réaction. L'un est capable de donner, l'autre est capable de recevoir. Elle a été remplacée par la loi de la conservation de l'énergie : rien n'est pris de nulle part, et ne disparaît pas dans le néant.
Grâce à cette loi, il a été possible de découvrir que, lorsqu'il est brûlé, un diamant se transforme en carbone. Et cela nous a donné, deuxièmement, si le carbone peut être obtenu à partir du diamant, alors il doit y avoir une réaction inverse.
En développant cette théorie, les scientifiques ont découvert que le diamant pouvait être synthétisé. La découverte a eu une large résonance, car le minéral est utilisé dans de nombreux domaines de la vie. La capacité de l'obtenir artificiellement est un approvisionnement illimité d'une ressource inestimable.
Plaisanterie de la nature : des caméléons parmi les joyaux
Comme nous l'avons dit, les diamants commencent à brûler à des températures supérieures à 720 degrés. En menant des expériences sur certaines pierres, les scientifiques ont remarqué qu'en atteignant une marque de 120-150 g, le minéral change de couleur. Cela les a conduits à une découverte intéressante.
Les diamants caméléons existent dans la nature. Habituellement, ils ont une teinte olive. Mais s'ils sont chauffés, la couleur vire au brun riche ou au jaune orangé. L'effet est de courte durée. Si vous continuez à travailler sur les pierres, elles brûlent.
Un diamant caméléon peut également changer de couleur dans le noir s'il y reste longtemps. Les scientifiques ne peuvent toujours pas résoudre cette énigme. Après avoir effectué 39 tests en même temps, ils n'ont pas pu se mettre d'accord sur une opinion. Certains pensent que la raison en est le mélange d'hydrogène, d'autres - que la pierre acquiert des propriétés luminescentes.
Parlez-en à vos amis en le republiant.
Le mot "diamant" vient de la langue grecque. Il est traduit en russe par "". En effet, pour endommager cette pierre, il faut fournir des efforts surhumains. Il coupe et raye tous les minéraux que nous connaissons, alors qu'il reste lui-même indemne. L'acide ne lui fait pas de mal. Une fois, par curiosité, une expérience a été réalisée dans une forge : un diamant a été placé sur une enclume et frappé avec un marteau. Le fer s'est presque fendu en deux, mais la pierre est restée intacte.
Le diamant brûle avec une belle couleur bleutée.
De tous les solides, le diamant a la conductivité thermique la plus élevée. Il résiste aux frottements, même contre le métal. C'est le minéral le plus élastique avec le taux de compression le plus bas. Une propriété intéressante d'un diamant est d'être luminescent même sous l'influence de rayons artificiels. Il brille de toutes les couleurs des arcs-en-ciel et réfracte la couleur d'une manière intéressante. Cette pierre semble être saturée de couleur solaire, puis la rayonne. Comme vous le savez, un diamant naturel est laid, la taille lui donne une vraie beauté. gemme d'un diamant traité est appelé un diamant.
Histoire des expériences
Au XVIIe siècle en Angleterre, Boyle a réussi à graver un diamant en faisant briller un rayon de soleil dessus à travers une lentille. Cependant, en France, l'expérience de calcination des diamants dans un creuset n'a donné aucun résultat. Le bijoutier français qui a mené l'expérience n'a trouvé qu'une fine couche de plaque sombre sur les pierres. À la fin du XVIIe siècle, les scientifiques italiens Averani et Targioni, en essayant de fusionner deux diamants ensemble, ont pu établir la température à laquelle un diamant brûle - de 720 à 1000 ° C.
Le diamant ne fond pas en raison de la structure solide du réseau cristallin. Toutes les tentatives pour faire fondre le minéral aboutissaient à le brûler.
Le grand physicien français Antoine Lavoisier est allé plus loin en décidant de placer des diamants dans un récipient hermétique en verre et de le remplir d'oxygène. À l'aide d'une grande lentille, il a chauffé les pierres et elles ont complètement brûlé. Après avoir examiné la composition de l'environnement de l'air, ils ont découvert qu'en plus de l'oxygène, il contient du dioxyde de carbone, qui est une combinaison d'oxygène et de carbone. Ainsi, la réponse a été reçue: les diamants brûlent, mais uniquement lorsque l'oxygène est disponible, c'est-à-dire en plein air. En brûlant, le diamant se transforme en gaz carbonique. C'est pourquoi, contrairement au charbon, même la cendre ne reste pas après la combustion du diamant. Les expériences des scientifiques ont confirmé une autre propriété du diamant : en l'absence d'oxygène, le diamant ne brûle pas, mais sa structure moléculaire change. À une température de 2000 ° C, le graphite peut être obtenu en seulement 15 à 30 minutes.
