Er det muligt at smelte diamanter i en væske? Jeg mener, at hvis du opvarmer diamant i fri luft, vil den begynde at brænde omkring 700 grader Celsius og reagere med ilt for at producere kuldioxidgas. I mangel af ilt vil det omdanne sig til grafit, en mere stabil form for kulstof, længe før den bliver til grafit. Mit spørgsmål er, er det muligt at smelte diamanter til væske? Hvis ja, hvordan? Hvis ikke, hvorfor så?
Kommentarer
- " … jeg mener, hvis du opvarmer diamant i fri luft begynder det at brænde omkring 700 grader celsius og reagerer med ilt for at producere kuldioxidgas. " Hvis det brænder, reagerer det med ilt og producerer kuldioxid, så det betyder, at der ikke er nogen diamant eller diamantvæske, det er alt omdannet til kuldioxid. Jeg ved ikke ' om det, jeg siger, giver mening eller ej, men det tænkte jeg, da jeg læste dette spørgsmål. Der kan være flydende diamanter under opvarmning, men den omdannes til kuldioxid i et specifikt tidsinterval.
- @CURIE For at undgå oxidation af diamanten skal den opvarmes i vakuum eller inert atmosfære, Ja. Udsat for ilt ville det brænde helt langt, før det nogensinde var tæt på at smelte. Men dette er ikke særlig specielt, for mange stoffer ville reagere med vores atmosfære inden smeltning / kogning.
- Se dette relaterede spørgsmål om flydende kulstof … svarene inkluderer et fasediagram over kulstof, som besvarer dit spørgsmål
Svar
Flydende kulstof findes faktisk, men måske overraskende vides der relativt lidt om det. Den findes kun over $ 4000 \ \ mathrm {K} $ og $ 100 \ \ mathrm {atm} $, hvilket ikke er trivielle forhold at opretholde og undersøge. Der er bestemt mange teoretiske undersøgelser af egenskaberne af flydende kulstof. Du kan finde et fasediagram for kulstof her , selvom det sandsynligvis kun er en grov guide. De specifikke bindingsegenskaber for kulstofatomer i den flydende fase synes stadig til en vis grad at være usikre, fordi kulstof er meget alsidigt og kan skabe meget forskellige strukturer (let set sammenlignet med de to mest almindelige faser, grafit og diamant). Denne kilde antyder, at binding i væsken varierer kontinuerligt mellem lineære acetylenkæder, grafitlignende og diamantlignende strukturer afhængigt af de nøjagtige forhold.
Rediger : Nu er jeg klar over, at det at få flydende kulstof og smeltende diamanter er to lidt forskellige ting. Flydende kulstof er trivielt at opnå sammenlignet med at smelte en diamant. Som du nævner, vil opvarmning af diamant ved relativt lave tryk få den til at omdannes til grafit, før den kunne smelte. Den eneste måde at hæmme det på ville være at udnytte den lille forskel i tæthed mellem grafit og diamant; da diamant er tættere, vil det øgede tryk stabilisere det en smule, hvilket mindsker tendensen for diamant til at vende tilbage til grafit.
Du skal dog have meget pres! Strengt taget, i henhold til fasediagrammet ovenfor , for at opnå flydende kulstof direkte ved smeltning af en diamant ville kræve et tryk på mindst $ 10 \ \ mathrm {GPa} $, hvilket er omkring $ 10 ^ 5 \ \ mathrm {atm} $. For at sætte det i perspektiv handler det om $ 1/30 $ af trykket i midten af Jorden. Forbløffende nok kan vi faktisk nå sådanne absurde pres i laboratoriet ved at komprimere to diamanter mod hinanden . Men hvis de krævede betingelser for smeltning af diamant (og opretholdelse af den i smeltet form) nås, ville det sandsynligvis kompromittere instrumentets integritet og forårsage katastrofal (muligvis eksplosiv) fiasko, så jeg tror ikke nogen vil med vilje smelte diamanter når som helst snart! Andre teknikker kunne bruges ( laser inertial confinement , lysgaspistoler osv.), men jeg tror, at de fleste kun ville producere flydende diamanter kortvarigt.
Svar
Carbon, der udgør diamant, kan helt sikkert eksistere som en væske- og faseovergang mellem diamantfasen og væskefasen synes at være mulig baseret på dette fasediagram . Om diamanter, der smelter, faktisk kan observeres afhænger dog af kinetikken: Faseovergangen kan være for langsom til at blive observeret på en menneskelig tidsskala.
Kommentarer
- Mens transform ation af diamant i grafit er meget langsom, selv i moderat høj temp., smeltning er ikke ' t sådan en kinetisk hindret ting. Over 4000 K fremskynder tingene meget, og smeltning sker hurtigt eller slet ikke.