Czy można stopić diamenty w ciecz? Mam na myśli to, że jeśli podgrzejesz diament na świeżym powietrzu, zacznie on palić się około 700 stopni Celsjusza, reagując z tlenem, aby wytworzyć gazowy dwutlenek węgla. W przypadku braku tlenu przekształci się w grafit, bardziej stabilną formę węgla, na długo przed przemianą w grafit. Moje pytanie brzmi, czy można stopić diamenty w ciecz? Jeśli tak, to w jaki sposób? Jeśli nie, to dlaczego?
Komentarze
- " … To znaczy, jeśli podgrzejesz diament na wolnym powietrzu zacznie palić się w temperaturze około 700 stopni Celsjusza, reagując z tlenem, aby wytworzyć gazowy dwutlenek węgla ….. " Jeśli spali się reagując z tlenem, wytwarzając dwutlenek węgla, wtedy oznacza to, że nie ma diamentu ani płynu diamentowego, wszystko zostało przekształcone w dwutlenek węgla. Nie ' nie wiem, czy to, co mówię, ma sens, czy nie, ale tak właśnie pomyślałem, czytając to pytanie. Podczas ogrzewania może istnieć ciekły diament, ale w określonym przedziale czasu przekształca się go w dwutlenek węgla.
- @CURIE Aby uniknąć utleniania diamentu, musiałby być ogrzewany w próżni lub w atmosferze obojętnej, tak. Wystawiony na działanie tlenu spaliłby się całkowicie daleko, zanim zbliżyłby się do stopienia. Nie jest to jednak szczególnie wyjątkowe, ponieważ wiele substancji reagowałoby z naszą atmosferą przed stopieniem / wrzeniem.
- Zobacz to powiązane pytanie dotyczące ciekłego węgla … odpowiedzi zawierają diagram fazowy węgla, który odpowiada na Twoje pytanie
Odpowiedź
Ciekły węgiel rzeczywiście istnieje, ale być może zaskakujące, wiadomo o nim stosunkowo niewiele. Występuje tylko powyżej około 4000 $ \ \ mathrm {K} $ i 100 $ \ \ mathrm {atm} $, które nie są trywialnymi warunkami do utrzymania się i sondowania. Z pewnością istnieje jednak wiele badań teoretycznych dotyczących właściwości ciekłego węgla. Możesz znaleźć diagram fazowy dla węgla tutaj , chociaż prawdopodobnie jest to tylko przybliżona instrukcja. Specyficzne właściwości wiązania atomów węgla w fazie ciekłej nadal wydają się do pewnego stopnia niepewne, ponieważ węgiel jest bardzo wszechstronny i może tworzyć bardzo odmienne struktury (łatwo to zobaczyć porównując jego dwie najpopularniejsze fazy, grafit i diament). To źródło sugeruje, że wiązanie w cieczy zmienia się w sposób ciągły między liniowymi łańcuchami acetylenowymi, strukturami podobnymi do grafitu i podobnymi do diamentu, w zależności od dokładnych warunków.
Edycja : Teraz zdaję sobie sprawę, że uzyskanie ciekłego węgla i topienie diamentów to dwie różne rzeczy. Ciekły węgiel jest trywialny w porównaniu do topienia diamentu. Jak wspomniałeś, podgrzewanie diamentu przy stosunkowo niskich ciśnieniach spowoduje, że przekształci się on w grafit, zanim zdąży się stopić. Jedynym sposobem, aby temu zapobiec, byłoby wykorzystanie niewielkiej różnicy gęstości między grafitem a diamentem; ponieważ diament jest gęstszy, zwiększone ciśnienie nieco go ustabilizuje, zmniejszając tendencję diamentu do powrotu do grafitu.
Będziesz jednak potrzebował dużego nacisku! Mówiąc ściśle, zgodnie z powyższym diagramem fazowym , aby uzyskać ciekły węgiel bezpośrednio ze stopienia diamentu wymagałoby ciśnienia co najmniej 10 $ \ \ mathrm {GPa} $, czyli około 10 $ ^ 5 \ \ mathrm {atm} $. Aby spojrzeć na to z perspektywy, chodzi o 1/30 $ ciśnienia w środku Ziemi. O dziwo, w rzeczywistości możemy osiągnąć tak absurdalne ciśnienie w laboratorium, ściskając dwa diamenty ze sobą . Jeśli jednak zostaną osiągnięte warunki wymagane do topienia diamentu (i utrzymywania go w stanie stopionym), prawdopodobnie zagrozi to integralności instrumentu i spowoduje katastrofalną (prawdopodobnie wybuchową) awarię, więc nie sądzę, aby ktokolwiek celowo się stopił diamenty w najbliższym czasie! Inne techniki mogą być użyte ( laserowe ograniczenie inercyjne , lekkie pistolety gazowe itp.), ale uważam, że większość z nich tylko przejściowo wytworzyłaby ciekły diament.
Odpowiedź
Węgiel, z którego składa się diament, z pewnością może istnieć, ponieważ przejście fazowe między fazą diamentu a fazą ciekłą wydaje się być możliwe w oparciu o ten diagram fazowy . Czy można faktycznie zaobserwować topnienie diamentów zależy jednak od kinetyki: przejście fazowe może być zbyt wolne, aby można było je zaobserwować w ludzkiej skali czasu.
Komentarze
- Podczas transformacji W anie diamentu do grafitu jest bardzo powolne, nawet w umiarkowanie wysokich temperaturach, topienie nie jest ' tak kinetycznie utrudnione. Ponad 4000 K bardzo przyspiesza, a topienie następuje szybko lub wcale.