Алмаз і графіт: властивості, значення, походження

  1. Властивості алмазу і графіту
  2. Доля вуглецю в графіті і алмазі
  3. Як отримати з графіту алмаз
  4. Застосування алмазу і графіту

І алмаз, і графіт - це різні форми одного і того ж елемента - вуглецю. У м'якого, кришиться графіту і у самого твердого кристала в світі одна і та ж формула - С. Як таке можливо?

Як таке можливо

Властивості алмазу і графіту

Алмази зустрічаються в природі в добре вираженою кристалічній формі. Це прозорий і найчастіше безбарвний кристал, хоча бувають і алмази, забарвлені в блакитний, червоний і навіть чорний кольори. Таке колірне відступ від правила пов'язано з особливостями природних умов формування кристала і наявності в ньому домішок. Очищений і відшліфований алмаз набуває особливого блиску, який і оцінили люди.

Алмази добре відбивають світло і, володіючи складною формою, добре його заломлюють. Це дає знамень блиск і перелив очищеного кристала. Він є провідником тепла, але по відношенню до електрики є ізолятором.

Графіт являє собою антипод алмазу Графіт являє собою антипод алмазу. Це не кристал, а сукупність тонких пластинок. Він чорний з сірим відливом. За зовнішнім виглядом нагадує сталь з переважанням чавуну.

Незважаючи на сталевий вид, на дотик він жирний, а при використанні виявляється ще й м'яким. При найменшому натисканні він кришиться, що і приваблює людину, що використовує графіт як засіб фіксації інформації на папері.

Графіт, як і алмаз, є хорошим провідником тепла, але, на відміну від свого побратима по молекулярному будові, добре проводить і електрику.

Цих різних представників полиморфности молекулярного вуглецю відрізняє один від одного тільки одне - будова молекулярної решітки. Все інше - лише наслідок головного.

У графіті кристалічна решітка організована по площинному принципом. Всі його атоми розміщені в шестикутнику, які знаходяться в одній площині. Тому зв'язку між атомами різних шестикутників такі неміцні, а сам графіт шаруватий, і його шари погано пов'язані один з одним. Така будова кристалічної решітки визначає його м'якість і різноманітну корисність, але сам графіт при цьому руйнується. Однак саме така будова кристалічної решітки дозволяє, використовуючи особливі умови та інші речовини, зробити з графіту алмаз. Такі ж процеси відбуваються з цим мінералом в природі при аналогічних умовах.

Алмазна решітка побудована за принципом об'ємних зв'язків всіх з кожним і всіх з усіма. Атоми утворюють правильний тетраедр. Атом в кожному тетраедра оточений іншими атомами, кожен з яких утворює вершину іншого тетраедра. Виходить, що тетраедрів в кожному шматочку алмазу набагато більше, ніж молекул, що утворюють ці тетраєдри, оскільки кожен з тетраедрів є частиною іншого тетраедра. З цієї причини алмаз є самим незруйновними мінералом.

Доля вуглецю в графіті і алмазі

Вуглець відноситься до наймасовіших елементів біосфери і всієї планети Земля Вуглець відноситься до наймасовіших елементів біосфери і всієї планети Земля. Він в тих чи інших станах присутня в атмосфері (вуглекислий газ), у воді (розчинений вуглекислий газ і інші сполуки) і в літосфері. Тут, в тверді земної, він входить до складу великих покладів вугілля, нафти, природного газу, торфу і т.п. Але в чистому вигляді він представлений покладами алмазу і графіту.

Найбільше вуглецю сконцентровано в живих організмах. Будь-які організми будують своє тіло з вуглецю, концентрація якого в живих тілах перевищує вміст вуглецю в неживої матерії. Мертві організми осідають на поверхні літосфери або океану. Там вони розкладаються в різних умовах, утворюючи родовища, багаті вуглецем.

Походження чистих покладів алмазів і графіту викликає багато суперечок. Є думка, що це колишні організми, що потрапили в особливі умови і мінералізовані зразок вугілля. Вважається також, що алмази мають магматичної походження, а графіт - метаморфічне. Це означає, що в концентрації алмазів на планеті беруть участь складні процеси в надрах землі, де мимовільно в присутності кисню виникає вибух і горіння. В результаті взаємодії молекул метану і кисню і виникають кристали алмазу. При цих же процесах, але в певних умовах можлива поява і графіту.

Як отримати з графіту алмаз

отримання   штучних алмазів   при сучасному рівні розвитку хімії давно не є проблемою отримання штучних алмазів при сучасному рівні розвитку хімії давно не є проблемою. Те, що природа робить за мільйони років, людина може зробити за набагато коротший термін. Головне - відтворити умови, в яких в природі одна форма чистого вуглецю переходила в іншу, тобто створити високу температуру і дуже високий тиск.

Вперше такі умови були створені за допомогою вибуху. Вибух - це миттєве горіння під великим тиском. Після того як зібрали те, що вдалося зібрати, з'ясувалося, що в графіті з'явилися маленькі алмази. Таке фрагментарне перетворення сталося тому, що вибух створює велику різноманітність тиску і температури. Там, де створилися умови для переходу з графіту в алмаз, це і сталося.

Ця нестійкість процесів зробила вибухи неперспективними для виробництва алмазів з графіту. Вчених це, однак, не зупинило, і вони із завзятістю продовжували піддавати графіт всяким випробувань в надії змусити його стати алмазом. Стабільний результат дало нагрівання графітового бруска імпульсами до температури в 2000 ° С, що дало можливість отримати алмази значні обсяги.

Досліди з високим тиском дали несподівані результати - графіт перетворювався в алмаз, але при зменшенні тиску переходив в свій початковий стан. Стабільно зменшити відстань між атомами вуглецю тільки за допомогою одного тиску не вдавалося. Тоді стали поєднувати тиск і високу температуру. Нарешті, вдалося з'ясувати діапазон поєднань температури і тиску, при якому можна отримати кристали алмазу. Правда, при цьому виходив тільки технічний алмаз, використання якого в ювелірній справі було утруднено.

Крім великих витрат на енергетичне забезпечення процесу переведення графіту в алмаз існувала ще одна проблема - при збільшенні тривалості впливу високою температурою починається графітизація алмазу Крім великих витрат на енергетичне забезпечення процесу переведення графіту в алмаз існувала ще одна проблема - при збільшенні тривалості впливу високою температурою починається графітизація алмазу. Всі ці тонкощі ускладнюють промислове виробництво алмазів. З цієї причини видобуток алмазів в природі, вкрай руйнівна для неї, залишається актуальною і прибутковою.

Щоб отримати алмаз, призначений для ювелірних цілей, стали вирощувати кристали, використовуючи приманку. Готовий кристал алмазу піддавався впливу температури в 1500 °, що стимулювало зростання спочатку швидкий, а потім повільний. Чим більше кристал, тим повільніше він ріс. Цей ефект зробив цікавий досвід лише досвідом, оскільки його виробництво в промислових масштабах стало нерентабельним. Чи не поліпшило ситуацію і застосування метану в якості «підживлення» зростаючого алмазу. При високому тиску і температурі метан руйнується до вуглецю і водню. Цей вуглець і є «кормом» для алмазу.

Застосування алмазу і графіту

Обидва мінералу широко використовуються в промисловості.

Алмази застосовують:

  • в електротехніці;
  • приладобудуванні;
  • радіоелектроніці;
  • на бурових установках
  • в ювелірній справі.

Графіт використовується при:

  • виробництві тиглів і іншого вогнетривкого обладнання;
  • виготовленні мастильних матеріалів;
  • виготовленні олівців;
  • виробництві обладнання для електровугільні промисловості.

Незважаючи на різноманітність застосування як графіту, так і алмазу в різних галузях промисловості, можна сміливо говорити про більшу користь графіту. Алмаз через ідеальності своєї кристалічної решітки інертний. Його можна використовувати тільки як алмаз. Велика частина видобутих в природі алмазів йде на потреби ювелірної промисловості, оскільки мінерал є одним з найдорожчих дорогоцінних каменів, стаючи діамантом, він стимулює оборот грошей, і це його основна властивість в економіці.

Графіт, вилучений з природи, стає самодостатньою цінністю, а великим трудівником виробництва. Завдяки своїм властивостям він використовується і в своєму справжньому, природному вигляді, тобто як графіт, і як засіб, на основі якого можуть бути отримані нові речовини, наприклад, той же алмаз.

Новости
Строим Баню своими руками
Прежде чем начинать строить баню своими руками нужно выбрать материал, из которого её будем строить. Самая теплая баня получается из камыша и глины. Баня из деревянных бревен или из кирпича также очень

Как построить баню дешево своими руками
Баня является излюбленным местом отдыха для многих. Ее самостоятельно можно соорудить на дачном участке или на территории собственного дома. Постройка такого строения – процесс довольно продолжительный

Баня своими руками: основные рекомендации
Любовь к бане у русского человека передается из поколения в поколение и уже заложена в самих генах. Многие из нас, будучи еще совсем детьми, парились в баньке со своими отцами и дедами, а, повзрослев,

Как правильно построить баню своими руками: инструкции, фото, видео и полезные советы
Каждый второй, а может быть и первый, мечтает о бане. Это место для отдыха, расслабления и очищения. И конечно, эпицентр оздоровления, источник целительной силы и энергии. Многие задумываются о том,

Русская баня своими руками – от проекта до отделки + Видео
1 Особенности русской бани В древности для знати строили "чистилище" русского духа из рубленого бревна. Считалось, что главной характерной чертой бани является легкий пар. Влажность в парной должна быть

Строим баню своими руками: варианты возведения
Итак, строим баню своими руками. Какие же именно работы делаются в первую очередь? Любое строительство необходимо начинать с фундамента. Для несложной конструкции бани, например из бруса, подойдет

Строим гараж из металлопрофиля своими руками + чертежи, фото и видео
Построить гараж из металлопрофиля своими руками под силу каждому домовладельцу. Вам не понадобятся специфические навыки. Достаточно изучить технологию и следовать её основным требованиям. Что такое

Как построить баню? Строительство бани от фундамента до крыши
Баня является неотъемлемой частью русского быта. И даже наш соотечественник, пронизанный духом современности, не откажется от хорошей возможности попариться в семейной бане, построенной своими руками

Как правильно построить русскую деревянную баню на даче: устройство, поэтапное строительство (фундамент, стены, полы, крыша, полок, парная), технология, постройка - строим баню своими руками (пошаговая инструкция, правила, советы, рекомендации, фото)
Как бы ни хвалили финские сауны, японские офуро и турецкие хамамы, но лучше русских бань ничего нет. Поэтому неудивительно, что многие владельцы загородных домов и дач хотят иметь свою баню. Часть из

Как построить баню своими руками правильно и быстро: щитовую, дешевую, фото и видео
  Постройка собственной бани на участке загородного дома, дело достаточно серьезное и хлопотное, поэтому подойти к этому вопросу нужно с полной ответственностью. В этой статье мы постараемся осветить