tämä viesti voi sisältää affiliate-linkkejä kirjoihin tai muihin resursseihin, joita itse suosittelen.

vanha sanonta kuuluu, että timantit ovat ikuisia, mutta ovatko ne oikeasti? Timantit ovat varmasti yksi maailman vahvimmista aineista, mutta voiko niitä polttaa tai jopa sulattaa?

lyhyesti sanottuna timantit palavat noin 900 °C: n lämpötilassa, koska happea riittää palamiseen. Timantit voivat myös sulaa, kun lämpötila on vähintään 4500 °C ja paine 100 000 bar, mikä on noin 100 000 kertaa korkeampi kuin normaali-ilmanpaine.

tarinassa on kuitenkin muutakin. Nämä melko erityiset palamis-ja sulamisolosuhteet voidaan selittää timanttien kemiallisilla ja fysikaalisilla ominaisuuksilla, jotka voivat sitten selittää, miksi esimerkiksi Neptunuksella ja Uranuksella voi olla jopa nestemäisiä timanttimeriä.

tässä on taulukko timantin palamis – ja sulamispisteistä:

Palopiste	sulamispiste
lämpötila	900 °C	4500 °C
paine	1 bar (1 atm)	100 000 bar (100 000 ATM)

myöhemmin artikkelissa aion selittää tarkasti, miten nämä palaminen-ja sulamisprosessit toimivat sekä puhua siitä, onko edes mahdollista sulata timantti.

mikä on timantin Palamispiste?

olet mitä todennäköisimmin perehtynyt ajatukseen, että timantit vaativat melko ankaria olosuhteita edes muodostuakseen. Tämä toimii myös toisinpäin. Mutta millaiset ovat timantin palamisolosuhteet?

timantin palamisen aloittamiseen tarvittava lämpötila on noin 900 °C (vastaa 1650 Fahrenheitia eli 1200 kelviniä) ilmanpaineessa. Palamiseen tarvitaan myös riittävästi happea.

tieteellinen määritelmä palamiselle (tai oikeammin palamiselle) on kemiallinen reaktio hapen kanssa, joka vapauttaa energiaa ympäristöön.

timantit eivät ole poikkeuksia tähän määritelmään, ja itse asiassa myös timantit palavat, koska ne ovat periaatteessa hiilestä tehtyjä.

kun timantti kuumenee tarpeeksi ja joutuu kosketuksiin hapen kanssa, se palaa ja alkaa reagoida hapen kanssa muodostaen joko hiilimonoksidia tai hiilidioksidia riippuen siitä, kuinka paljon happea on käytettävissä:

tämä ei todellakaan eroa esimerkiksi säännöllisen hiilen poltosta, jolla olisi täsmälleen sama kemiallinen yhtälö (olettaen, että hiili koostuu kokonaan hiilestä).

Jos happea ei ole saatavilla, palamisreaktiota ei voi tapahtua. Tällaisissa olosuhteissa, kun timantti kuumennetaan korkeaan lämpötilaan, se sen sijaan muuttuu grafiitiksi.

Tämä johtuu siitä, että korkea lämpötila rikkoo timantin rakenteen, ja koska ei ole happea, jonka kanssa reagoida, timantti muuttaa rakenteensa grafiitiksi, koska se on vakaampi ja suotuisampi muoto normaaleissa matalapaineolosuhteissa.

miltä Palava timantti näyttää?

timantin polttaminen ei valitettavasti ole niin hienoa kuin pitäisi ottaen huomioon, että kyseessä on oikea timantti. Vaikka, se loistaa melko kirkkaasti, se ei aivan sytyttää tuleen kuin me tyypillisesti ajatella jotain palavaa.

joka tapauksessa, tässä viileä video palavasta timantista:

onko olemassa varsinaisia käytännön tapoja polttaa timantti?

seuraava kysymys voisi olla, että miten oikeasti polttaisit timantin? Mikä olisi käytännöllisin tapa tehdä se?

todennäköisesti helpoin tapa polttaa timantti olisi kastaa se johonkin nestehappeen. Näin varmistettaisiin, että happea on vähintään riittävästi palamiseen.

ongelmana on, että jotta happea voisi olla nesteenä, sen lämpötilan on oltava alle -183 °C (ilmanpaineessa). Tämä tarkoittaa, että lämpötila voi yleensä olla liian alhainen, jotta timanttirakenteen sidokset alkaisivat oikeasti rikkoa.

tehokkaampi tapa voisi siis olla kuumentaa timantti ensin hyvin korkeaan lämpötilaan (vaikkapa soihdulla) ja pudottaa se sitten johonkin nestehappeen, kuten yllä olevalla videolla nähdään.

mikä on timantin sulamispiste?

ajatus sulasta timantista voi tuntua varsin oudolta, sillä et luultavasti ole koskaan nähnyt tai edes kuullut siitä. Tämä johtuu siitä, että timanttien sulamisolosuhteet ovat niin äärimmäiset ja myös hyvin harvinaiset.

käytännössä timantti sulaa vähintään noin 4500 °C: n lämpötilassa (hieman yli 4700 K) ja 100 000 bar: n paineessa (joka on noin 10 GPa tai 100 000 atm).

myös ”nestemäisen timantin” käsite on hieman kyseenalainen, sillä timantit määritellään yleensä pelkäksi hiileksi, joka on jäsennelty tietyllä tavalla. On siis ehdottomasti perusteltava, onko sula timantti enää edes timantti vai vain vain nestemäistä hiiltä.

joka tapauksessa timantin muuttaminen sulaan muotoon on edelleen mahdollista tietyissä olosuhteissa.

yllä oleva kuva on hiilen faasidiagrammi, joka kuvaa hiilen erityisiä muotoja (faaseja) ja näiden faasien yleisiä muodostumisolosuhteita.

tästä kaaviosta voidaan poimia olosuhteet, joissa timantti menee yli nestefaasiin (eli sulamispisteeseen), jotka ovat:

• minimilämpötila 4500 °C (noin 4700 K).
• paine 100 000 bar (noin 10 GPa tai 100 000 atm).

mielenkiintoista näissä olosuhteissa on se, että timantti ei voi varsinaisesti sulaa normaaleilla ilmanpainetasoilla, joten sen tekeminen vaatisi ehdottomasti jonkinlaisen laboratorion.

tässä esiintyy myös timantin sulamisongelma. Timantti muuttuisi grafiitiksi jo paljon ennen kuin se ehtisi sulamisolosuhteisiin, kun sitä kuumennettaisiin ilman happea (kuten aiemmin selitettiin).

toisaalta, jos happea on, timantti vain palaisi pois ennen sulamista.

tämän vuoksi tarvitaan suurta painetta, sillä timantista tulee itse asiassa stabiilimpi muoto kuin grafiitista korkeapaineolosuhteissa. Siksi timantti ei muuttuisi grafiitiksi ennen sulamista, koska paine on tietenkin riittävän korkea.

Voiko timantteja sulattaa laboratorioissa?

onneksi timantin sulaminen ei ole vain teoreettisesti ihmeteltävää. Tutkijat ovat itse asiassa onnistuneet tekemään sen oikeassa maailmassa.

New Mexicon Albuquerquessa sijaitsevaan Sandia National Laboratoriesiin kuuluva Z-kone pystyi vuonna 2006 sulattamaan timantteja luomalla laboratorio-olosuhteissa järjettömän korkeita paineita (tässä on Sciencedailyn juttu).

timantit sulatetaan ampumalla pieniä metallilevyjä pieniin timanttikappaleisiin äärimmäisen voimakkaiden magneettikenttien avulla. Pienet levyt iskisivät timantteihin tasaisesti joka suunnasta ja synnyttäisivät paineaallon, joka vastaisi yli 10 miljoonaa kertaa ilmanpainetta.

halutessaan kiehtovasta Sandia Z-koneesta voi lukea lisää Sandia National Laboratoriesin sivuilta.

Voiko laava sulattaa timantin?

kuinka kiinnostavaa olisikaan nähdä timantin sulavan nesteeksi, kun se laitetaan laavalammikkoon. Mutta olisiko se todella mahdollista?

yksinkertaisesti sanottuna timantti ei voi sulaa laavassa, koska timantin sulamispiste on noin 4500 °C (100 kilobaarin paineessa) ja laava voi olla vain noin 1200 °C kuumaa.

voivatko timantit palaa laavassa?

laava ei ole aivan tarpeeksi kuuma sulattaakseen timantin, mutta voisiko timantti sen sijaan palaa laavassa?

lyhyesti sanottuna timantit voivat palaa laavassa, sillä timantin palamislämpötila on noin 900 °C ja laava voi kuumentua jopa 1 200 °C. palaminen vaatii kuitenkin myös happea.

Voiko happo liuottaa timantteja?

hapot, erityisesti jotkut hyvin syövyttävät, voivat liuottaa monia asioita. Voisiko happo liuottaa timantin?

lyhyesti sanottuna hapot eivät liuota timantteja, koska ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi syövyttävää happoa tuhoamaan timantin vahvaa hiilikiderakennetta. Jotkin hapot voivat kuitenkin vahingoittaa timantteja.

alla on mielenkiintoinen koe Toimintalaboratoriosta, jossa timantti laitetaan Piranha-liuossäiliöön, joka on erittäin syövyttävää happoseosta.

lyhyesti sanottuna timantti hajosi juuri ja juuri lainkaan, eikä ollut edes selvää, menettikö timantti todella massaa vai oliko asteikon lukemassa vain pientä poikkeamaa.

myös, jos miettii, pystyykö happo liuottamaan lasia ja mitkä hapot siihen oikeasti pystyvät (on varmasti happoja, jotka pystyvät!), Suosittelen lukemaan tämän artikkelin.