Ist es möglich, Diamanten zu einer Flüssigkeit zu schmelzen? Ich meine, wenn Sie Diamant an der frischen Luft erhitzen, beginnt er bei etwa 700 Grad Celsius zu brennen und reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxidgas. In Abwesenheit von Sauerstoff wandelt es sich in Graphit um, eine stabilere Form von Kohlenstoff, lange bevor es sich in Graphit verwandelt. Meine Frage ist, ist es möglich, Diamanten in Flüssigkeit zu schmelzen? Wenn ja, wie? Wenn nicht, warum dann?
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- " … Ich meine, wenn Sie Diamant erhitzen an der frischen Luft beginnt es bei etwa 700 Grad Celsius zu brennen und reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxidgas ….. " Wenn es brennt, reagiert es mit Sauerstoff und erzeugt Kohlendioxid es bedeutet, dass es keinen Diamanten oder keine Diamantflüssigkeit gibt, alles wurde in Kohlendioxid umgewandelt. Ich ' weiß nicht, ob das, was ich sage, Sinn macht oder nicht, aber das habe ich mir gedacht, als ich diese Frage gelesen habe. Während des Erhitzens kann flüssiger Diamant vorhanden sein, der jedoch in einem bestimmten Zeitintervall in Kohlendioxid umgewandelt wird.
- @CURIE Um eine Oxidation des Diamanten zu vermeiden, müsste er in einem Vakuum oder einer inerten Atmosphäre erhitzt werden. Ja. Sauerstoff ausgesetzt, würde es völlig weit brennen, bevor es jemals kurz vor dem Schmelzen stand. Dies ist jedoch nicht besonders speziell, da viele Substanzen vor dem Schmelzen / Kochen mit unserer Atmosphäre reagieren würden.
- Siehe diese verwandte Frage zu flüssigem Kohlenstoff … die Antworten enthalten ein Phasendiagramm von Kohlenstoff, das Ihre Frage beantwortet.
Antwort
Flüssiger Kohlenstoff existiert zwar, aber vielleicht überraschenderweise ist relativ wenig darüber bekannt. Es existiert nur über ungefähr $ 4000 \ \ mathrm {K} $ und $ 100 \ \ mathrm {atm} $, die keine trivialen Bedingungen zum Aufrechterhalten und Prüfen sind. Es gibt jedoch sicherlich viele theoretische Studien zu den Eigenschaften von flüssigem Kohlenstoff. Ein Phasendiagramm für Kohlenstoff finden Sie hier , obwohl es wahrscheinlich nur eine grobe Richtlinie ist. Die spezifischen Bindungseigenschaften von Kohlenstoffatomen in der flüssigen Phase scheinen bis zu einem gewissen Grad noch ungewiss zu sein, da Kohlenstoff sehr vielseitig ist und sehr unterschiedliche Strukturen erzeugen kann (leicht zu erkennen im Vergleich der beiden häufigsten Phasen, Graphit und Diamant). Diese Quelle legt nahe, dass die Bindung in der Flüssigkeit abhängig von den genauen Bedingungen kontinuierlich zwischen linearen Acetylenketten, graphitartigen und diamantartigen Strukturen variiert.
Bearbeiten : Jetzt ist mir klar, dass das Erhalten von flüssigem Kohlenstoff und das Schmelzen von Diamanten zwei leicht unterschiedliche Dinge sind. Flüssiger Kohlenstoff ist im Vergleich zum Schmelzen eines Diamanten trivial zu erhalten. Wie Sie bereits erwähnt haben, führt das Erhitzen von Diamant bei relativ niedrigen Drücken dazu, dass er sich in Graphit umwandelt, bevor er schmelzen kann. Die einzige Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, den geringen Dichteunterschied zwischen Graphit und Diamant auszunutzen. Da Diamant dichter ist, wird er durch den erhöhten Druck leicht stabilisiert, wodurch die Tendenz verringert wird, dass Diamant wieder zu Graphit zurückkehrt.
Sie benötigen jedoch viel Druck! Genau genommen gemäß dem obigen Phasendiagramm Um flüssigen Kohlenstoff direkt aus dem Schmelzen eines Diamanten zu erhalten, wäre ein Druck von mindestens $ 10 \ \ mathrm {GPa} $ erforderlich, was ungefähr $ 10 ^ 5 \ \ mathrm {atm} $ entspricht. Um dies ins rechte Licht zu rücken, ist es ungefähr $ 1/30 $ des Drucks im Erdmittelpunkt. Erstaunlicherweise können wir solche absurden Drücke im Labor tatsächlich erreichen, indem wir zwei Diamanten gegeneinander komprimieren . Wenn jedoch die Bedingungen erfüllt sind, die zum Schmelzen von Diamant (und zum Aufrechterhalten in geschmolzener Form) erforderlich sind, würde dies wahrscheinlich die Integrität des Instruments beeinträchtigen und einen katastrophalen (möglicherweise explosiven) Ausfall verursachen, sodass ich nicht glaube, dass jemand absichtlich schmelzen wird Diamanten jederzeit in Kürze! Andere Techniken könnten verwendet werden ( Laserträgheitsbegrenzung , Leichtgaspistolen , etc), aber ich glaube, die meisten würden nur vorübergehend flüssigen Diamanten produzieren.
Antwort
Kohlenstoff, aus dem Diamant besteht, kann sicherlich als Flüssigkeits- und Phasenübergang zwischen der Diamantphase und der Flüssigphase existieren, scheint basierend auf dieses Phasendiagramm möglich zu sein. Ob das Schmelzen von Diamanten tatsächlich beobachtet werden kann hängt jedoch von der Kinetik ab: Der Phasenübergang kann zu langsam sein, um auf einer menschlichen Zeitskala beobachtet zu werden.
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- Während der Transformation Die Umwandlung von Diamant in Graphit ist selbst bei mäßig hohen Temperaturen sehr langsam. Das Schmelzen ist nicht so ein kinetisch gehindertes Ding '. Über 4000 K beschleunigen die Dinge sehr und das Schmelzen geschieht schnell oder gar nicht.