dette indlæg kan indeholde tilknyttede links til bøger eller andre ressourcer, som jeg personligt anbefaler.
det gamle ordsprog siger, at diamanter er for evigt, men er de virkelig? Diamanter er bestemt et af de stærkeste stoffer i verden, men kan de brændes eller endda smeltes?
kort sagt vil diamanter brænde på omkring 900 liter C, da der er nok ilt til brændingsprocessen. Diamanter kan også smelte givet en temperatur på mindst 4500 liter C og et tryk på 100 000 bar, hvilket er omkring 100 000 gange højere end standard atmosfærisk tryk.
der er dog mere til historien. Disse temmelig specifikke forbrændings-og smelteforhold kan forklares med diamanternes kemiske og fysiske egenskaber, som derefter kan forklare, hvorfor der for eksempel endda kan eksistere flydende diamanthav på Neptun og Uranus.
Her er en tabel over de brændende og smeltepunkter i en diamant:
| brændende punkt | smeltepunkt | ||
|---|---|---|---|
| temperatur | 900 ren C | 4500 ren C | |
| tryk | 1 bar (1 atm) | 100 000 bar (100 000 ATM) |
senere i artiklen vil jeg forklare nøjagtigt, hvordan disse brændende og smeltende processer fungerer samt tale om, hvorvidt det endda er muligt at faktisk smelte en diamant.
Hvad er brændpunktet for en diamant?
Du er sandsynligvis bekendt med ideen om, at diamanter kræver ganske barske forhold for at danne sig selv i første omgang. Dette fungerer også omvendt. Men hvad er de brændende betingelser for en diamant?
den temperatur, der kræves for at en diamant begynder at brænde, er omtrent 900 liter C (svarende til 1650 Fahrenheit eller 1200 kelvin) ved atmosfærisk tryk. Der kræves også tilstrækkelig ilt til brændingsprocessen.
den videnskabelige definition for brænding (eller mere præcist forbrænding) er en kemisk reaktion med ilt, der frigiver energi i det omgivende miljø.
diamanter er ingen undtagelser for denne definition, og faktisk sker forbrænding også for diamanter, da de dybest set er lavet af kulstof.
når en diamant opvarmes nok og er i kontakt med ilt, vil den brænde og begynde at reagere med iltet for at danne enten kulilte eller kulilte afhængigt af hvor meget ilt der er tilgængeligt:
dette er virkelig ikke anderledes end afbrænding af for eksempel almindeligt kul, som ville have nøjagtig samme kemiske ligning (forudsat at kulet udelukkende består af kulstof).
hvis ilt ikke er tilgængeligt, kan der ikke ske nogen brændende reaktion. Under sådanne forhold, når den opvarmes til en høj temperatur, bliver diamanten i stedet til grafit.
dette skyldes det faktum, at den høje temperatur vil bryde diamantstrukturen, og da der ikke er ilt at reagere med, vil diamanten ændre sin struktur til grafit, da den er en mere stabil og gunstig form under normale forhold med lavt tryk.
Hvad ser en brændende diamant ud?
brændingen af en diamant er desværre ikke så fancy som den burde overveje, at det er en egentlig diamant. Selvom det skinner ganske lyst, lyser det ikke helt i brand, som om vi typisk tænker på noget, der brænder.
alligevel, her er en cool video af en brændende diamant:
er der faktiske praktiske måder at brænde en diamant på?
det næste spørgsmål, du måtte have, er, at hvordan ville du faktisk brænde en diamant? Hvad ville være den mest praktiske måde at gøre det på?
sandsynligvis er den nemmeste måde at brænde en diamant på at dyppe den i noget flydende ilt. Dette ville sikre, at der i det mindste er tilstrækkelig ilt til, at brændingen kan ske.
problemet er, at for at ilt skal eksistere som væske, skal det have en temperatur på under -183 liter C (i atmosfærisk tryk). Dette betyder, at temperaturen generelt kan være for lav til faktisk at begynde at bryde bindingerne i diamantstrukturen.
derfor kan en mere effektiv måde være at først opvarme diamanten op til en meget høj temperatur (med en fakkel eller noget) og derefter slippe den i noget flydende ilt, som det ses i videoen ovenfor.
Hvad er smeltepunktet for en diamant?
ideen om en smeltet diamant kan virke ret underlig, som du sandsynligvis aldrig har set eller endda hørt om den. Dette skyldes, at betingelserne for smeltning af diamanter er så ekstreme og også meget sjældne.
i det væsentlige smelter en diamant ved en minimumstemperatur på omkring 4500 liter C (lidt over 4700 K) og et tryk på 100 000 bar (hvilket er omkring 10 GPa eller 100 000 atm).
også begrebet “flydende diamant” er også lidt tvivlsomt, da diamanter generelt defineres som bare kulstof, der er struktureret på en bestemt måde. Så der er bestemt et argument, der skal fremsættes for, om en smeltet diamant endda er en diamant længere eller bare flydende kulstof.
under alle omstændigheder er det stadig muligt at omdanne en diamant til en smeltet form under specifikke forhold.
ovenstående billede er fasediagrammet for kulstof, der beskriver de specifikke former (faser) af kulstof og de generelle formningsbetingelser for disse faser.
fra dette diagram kan vi udvælge betingelserne for, hvornår en diamant krydser over til væskefasen (dvs.smeltepunktet), som er:
- minimumstemperatur på 4500 liter C (omkring 4700 K).
- tryk på 100 000 bar (ca.10 GPa eller 100 000 atm).
det interessante ved disse forhold er, at en diamant faktisk ikke kan smelte ved normale atmosfæriske trykniveauer, så det ville helt sikkert kræve et laboratorium af nogle slags.
det er også her problemet med at smelte en diamant opstår. Se, diamanten ville blive til grafit måde, før den faktisk når smeltebetingelserne, når den opvarmes i fravær af ilt (som forklaret tidligere).
på den anden side, hvis ilt er til stede, ville diamanten bare brænde væk før smeltning.
derfor kræves et højt tryk, da diamant faktisk bliver en mere stabil form end grafit under høje trykforhold. Derfor ville diamanten ikke blive til grafit før smeltning, da selvfølgelig trykket er tilstrækkeligt højt.
kan diamanter smeltes i laboratorier?
heldigvis er smeltningen af en diamant ikke bare noget at teoretisk undre sig over. Forskere har faktisk formået at gøre det i den virkelige verden.maskinen, en del af Sandia National Laboratories, var i stand til at smelte diamanter i 2006 ved at skabe sindssygt højt tryk i laboratorieforhold (her er historien fra ScienceDaily).
måden diamanter vi smeltes på var ved at skyde små metalplader på små stykker diamant ved hjælp af ekstremt stærke magnetfelter. De små plader ville så slå diamanterne jævnt fra alle retninger for at skabe en stødbølge svarende til mere end 10 millioner gange atmosfæretrykket.
Hvis du ønsker det, kan du læse mere om den fascinerende Sandia-maskine fra Sandia National Laboratories hjemmeside.
kan Lava smelte en diamant?
hvor interessant ville det være at se en diamant smelte i væske, når den placeres i en lavapøl. Men ville det faktisk være muligt?
for at sige det enkelt kan en diamant ikke smelte i lava, fordi smeltepunktet for en diamant er omkring 4500 liter C (ved et tryk på 100 kilobar), og lava kan kun være så varm som omkring 1200 liter C.
kan diamanter brænde i Lava?
Lava er ikke helt varm nok til at smelte en diamant, men kunne en diamant brænde i lava i stedet?
kort sagt kan diamanter brænde i lava, da en diamants brændingstemperatur er omkring 900 liter C, og lava kan blive så varm som 1200 liter C. brændingsprocessen vil dog også kræve ilt.
kan syre opløse diamanter?
syrer, især nogle meget ætsende, kan opløse mange ting. Men kunne en syre muligvis opløse en diamant?
kort sagt, syrer opløser ikke diamanter, fordi der simpelthen ikke er en syre ætsende nok til at ødelægge den stærke kulstofkrystalstruktur i en diamant. Nogle syrer kan dog skade diamanter.
nedenunder er et interessant eksperiment fra Action Lab, hvor en diamant placeres i en beholder med piranha-opløsning, en ekstremt ætsende syreblanding.
lang historie kort, diamanten blev næppe opløst overhovedet, og det var ikke engang klart, om diamanten faktisk mistede nogen masse, eller om der simpelthen var en lille afvigelse i læsningen af skalaen.
også, hvis du spekulerer på, om syre kunne opløse glas, og hvilke syrer der faktisk kan gøre det (der er bestemt syrer, der kan!), Vil jeg anbefale at læse denne artikel.
