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為何不要戴著鉆石戒指做劇烈活動?

眩目標外表和堅硬的心里似乎使得鉆石一起頭就與"昂貴"一詞相聯系。早在公元前四宿世紀,印度就起頭買賣鉆石。在那時,鉆石被看成寶石或者護身符,而有限的鉆石產量僅僅可以或許知足印度敷裕階級這一有限市場。到了1947年,戴比爾斯創作出經典告白語"鉆石長久遠,一顆永留傳",鉆石當作為永恒承諾的象征,走標的目的國際市場。

广东快三A:"鉆石沒什么此外錯誤謬誤,就是太貴了"

广东快三B:"貴莫非不是您的錯誤謬誤嗎?"

广东快三C:"試著撕開鉆石富麗的營銷包裝,您會發現貴可不是它獨一的錯誤謬誤!"

△鉆石等于戀愛? 圖片來歷:http://www.photophoto.cn/show/08179062.html

再怎么堅硬還不是個"怕光族"

广东快三金剛石俗稱"金剛鉆",也就是鉆石的原身,它是天然界中自然存在的最堅硬的物質。因為硬度最高,鉆石加工必需利用與自身硬度不異的鉆石粉彼此摩擦切削才行。

獨特的是若是在陽光下用放大鏡不雅察鉆石,鉆石可能會慢慢消逝不見(熱力學上碳在空氣中會氧化;動力學上碳在聚光的高溫下會加速反映速度)。這是因為當陽光聚焦在鉆石上的一點,溫度達到鉆石的燃點時,鉆石燃燒釀成了二氧化碳氣體。科學家研究發現鉆石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850~1000℃,也就是說,鉆石不僅怕光,還怕熱……所以,萬萬不要讓您的鉆石接近高溫,更不要好奇心太重,用大明火考驗它。

鉆石固然堅硬,可是它還怕撞擊?沒錯,鉆石自己很堅硬,但往往越是堅硬的物質越是懦弱,韌性越差。鉆石固然能切割任何工具,不怕磨損,可是卻害怕撞擊,所以請不要帶著"嬌貴"的鉆石做猛烈的勾當,好比:與石頭、陶瓷等硬物碰撞或摔標的目的大理石地面。

△萬萬不要在太陽底下用放大鏡不雅察鉆石! 圖片來歷:http://www.baidu.com/(作者在原圖根本上點竄)

鉆石和碳竟然是"雙胞胎"

和其他被人們熟知的寶石一樣,鉆石也是通俗的化學物質。就如同藍寶石是三氧化二鋁、翡翠是二氧化硅、莫桑石是碳化硅,鉆石也不外是碳(C)的同素異形體。

如同H2O在分歧前提下呈現分歧的形態——液體水、固態冰和氣態水蒸氣,C元素在分歧的溫度和壓力下具有分歧的形態表示:在常溫常壓下就是我們常見的黑色碳或石墨,在高溫高壓下則釀成閃亮精明的鉆石,而在必然前提下,它也可能是液態或者氣態C。

△分歧溫度和壓力前提下水的形態和碳的形態 圖片來歷:http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=415971、http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon-phase-diagramp.svg

鉆石和石墨是統一化學元素C的同素異形體,只是原子布局分歧,鉆石為不變的四面體布局,而石墨為層狀布局,兩層之間可以肆意滑動。分歧的原子布局導致兩者完全分歧的物理化學性質:鉆石是地球上硬度最高的物質,其硬度被界說為莫氏硬度10;石墨為地球上最軟的物質,其莫式硬度為1。這就比如小時辰喝的加糖精的水,一點點會很是甜,而量再多一點的話就變得很是的苦,在兩個極端間轉化。

△鉆石和石墨的原子布局圖 圖片來歷:http://www.baidu.com/

广东快三既然鉆石和石墨都是C元素的同素異性體,那有沒有什么法子可以讓他們釀成同樣的布局呢?

謎底是"有"。

广东快三就像水可以釀成冰一樣,無非就是讓C原子從頭擺列一下。按照C的相圖我們可以獲得只要溫度和壓力節制在必然前提下,例如我們將壓力節制在4.5~6.0GPa,溫度在1100℃~1500℃,石墨就會釀成鉆石。

在觸媒即催化劑的感化下,石墨轉化為鉆石的化學反映的速度加速,所需的溫度和壓力前提也會降低。化學反映就像是要穿越一片山區,原本需要先爬到山頂再下山才能經由過程,但插手了觸媒之后,便如同打通了山底地道,使反映更輕易進行。今朝最常見的觸媒為金屬觸媒,本家兒要有純鐵、純銅和純鎂;合金觸媒有鎳基觸媒(如鎳錳、鎳錳銅、鎳鈷錳等)和鐵基觸媒(如鐵鎳、鐵鈷、鐵錳、鐵鎳鈷、鐵鈷錳鎳等;除此之外還有非金屬觸媒和超臨界流體觸媒等等[1]。

稻草也能變"黃金"

鉆石本家兒要分布在火山口,自然鉆石源自地表下跨越160公里的處所,地球內部的高溫高壓情況給了它形當作的前提,3~4億年前的火山爆發,把它們推到了地球概況,而那時連恐龍都還沒有呈現。但因為火山口的鉆石仍然十分稀少,鉆石的價錢異常昂貴。然而跟著對鉆石的追乞降熱愛持續增添,布滿聰明的人類畢竟找到了簡單的方式制造人工合當作鉆石。因為稻草燃燒后本家兒要當作分為碳,和鉆石當作分不異,人們譏諷曰:稻草可變"黃金"。

今朝人工合當作鉆石的方式本家兒要有:化學氣相沉積CVD法(Chemical Vapor Deposit)和高溫高壓HPHT法(High Pressure High Temperature)[2]。前者是化學氣相沉積法沉積鉆石,后者是經由過程高溫高壓的體例合當作鉆石;CVD以出產大顆粒鉆石為本家兒,HPHT本家兒要出產小碎鉆。

CVD法:以低分子碳氫化合物(CH4、C2H2、C6H6等)為原料所發生的氣體與氫氣夾雜(有的還插手氧氣),在必然的前提下使碳氫化合物離解。在等離子態時,氫離子彼此連系當作的氫氣被抽真空設備抽走,剩下的碳離子帶正電荷。在鉆石或非鉆石(Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等)的襯底上通負電,在電場的指導下,帶正電荷的碳離子就會標的目的通負電的襯底移動,最后沉淀在襯底上,并按照鉆石晶格發展紀律在襯底上發展出鉆石。此中以鉆石為襯底發展鉆石的CVD方式也叫做外延發展法,它按照鉆石籽晶的晶面參數不竭地聚積發展,故發展單晶鉆石必需用CVD外延發展法。

今朝經由過程CVD法合當作的鉆石品質與自然鉆石幾無二致,肉眼難辨,僅僅可以經由過程不雅察其在短波紫外線下的磷光表示,與自然鉆石區分進行簡單的初步篩選。

HPHT法:模擬地殼底下的高溫高壓情況,在高溫高壓下,將石墨融到融化了的金屬觸媒里面。將石墨與液態金屬施壓到必然的壓力和晉升到必然的溫度,例如:5.5萬個大氣壓力,1400℃~2500℃,所有的石墨城市消融到熔融了的金屬觸媒中,并改變為跟自然鉆石當作分與布局幾乎一模一樣的鉆石。

就是一些專業的判定嘗試室也無法分辯HPHT鉆石與自然鉆石間的不同。最簡單的體例是消費者在采辦鉆石時必然要索取宿世界權勢巨子證書,IGI判定證書城市在證書上和鉆石腰部注明該鉆石顏色顛末HPHT處置,所以消費者在閱讀證書時要寄望該字樣。

△CVD法合當作鉆石設備和發展示意圖

△HPHT法制備鉆石設備和內部示意圖

人工合當作鉆石已當作本家兒流?

中國的人工合當作鉆石自20宿世紀90年月起頭蓬勃成長,進入 21宿世紀以來,活著界合當作鉆石范疇占有了優勢地位,2016年產量已接近200億克拉:同年國內掛號成婚的新人共有1133萬對,若是將這一年國內產出的合當作鉆石平均分派,每對新人能分到1800克拉。

中國今朝合當作鉆石的售價大約為自然鉆石的50%~70%,跟著手藝的前進和規模化出產帶來的邊際當作本遞減,將來合當作鉆石的當作本甚至有可能降到自然鉆石的10%~30%。按照摩根士丹利的調研陳述,到2020年,小顆粒合當作鉆石的市場售價將達到同級別自然鉆石的50%,而大顆粒合當作鉆石的售價有可能降到同級別自然鉆石的30%。摩根士丹利還展望,固然今朝合當作鉆石的發賣額在全球市場中僅占1%,但跟著工藝質量和鉆石尺寸的快速晉升,合當作鉆石可能會在2020年占有寶石市場15%擺布的份額[3]。

脫去忠貞不渝的象征外套,將來的鉆石可能只不外是一枚平平無奇的小石頭而已。

△人工合當作各類顏色鉆石 圖片來歷:http://www.baidu.com/

參考文獻:

[1]王雪等,點石當作金——人造鉆石的本相,大學化學,2019, 34 (8):142?147.

[2] Chengzhi Luo, Xiang Qi, Chunxu Pan et al, Diamond synthesis from carbon nanofibers at low temperature and low pressure, , 2015,5:13879.

[3] AI財經社,人造金剛石對自然鉆石的龐大沖擊,超硬材料工程,2019,31(1):51.

文章僅代表作者不雅點,不代表中國科普博覽立場

  • 發表于 2020-05-23 02:00
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