Är det möjligt att smälta diamanter till en vätska? Jag menar att om du värmer diamant i friluft kommer det att börja brinna runt 700 grader Celsius och reagera med syre för att producera koldioxidgas. I frånvaro av syre kommer det att förvandlas till grafit, en mer stabil form av kol, långt innan den förvandlas till grafit. Min fråga är, är det möjligt att smälta diamanter till vätska? Om så är fallet, hur? Om inte, varför då?
Kommentarer
- " … Jag menar om du värmer diamant vid fri luft kommer det att börja brinna omkring 700 grader celsius och reagera med syre för att producera koldioxidgas … " Om det brinner reagerar med syre, producerar koldioxid, då det betyder att det inte finns någon diamant eller diamantvätska, allt har omvandlats till koldioxid. Jag vet inte ' om det jag menar är vettigt eller inte, men det var vad jag tänkte när jag läste den här frågan. Det kan finnas flytande diamant under uppvärmningen, men den omvandlas till koldioxid i ett specifikt tidsintervall.
- @CURIE För att undvika att oxidera diamanten måste den värmas i vakuum eller inert atmosfär, ja. Utsatt för syre skulle det bränna helt långt innan det någonsin kom nära att smälta. Men detta är inte särskilt speciellt, för många ämnen skulle reagera med vår atmosfär innan de smälter / kokar.
- Se denna relaterade fråga om flytande kol … svaren innehåller ett fasdiagram av kol, som svarar på din fråga
Svar
Flytande kol existerar verkligen, men kanske överraskande är relativt lite känt om det. Det finns bara över $ 4000 \ \ mathrm {K} $ och $ 100 \ \ mathrm {atm} $, vilket inte är triviala förhållanden att upprätthålla och undersöka. Det finns verkligen många teoretiska studier av egenskaperna hos flytande kol, dock. Du kan hitta ett fasdiagram för kol här , men det är sannolikt bara en grov guide. De specifika bindningsegenskaperna hos kolatomer i vätskefasen verkar fortfarande osäkra i viss utsträckning eftersom kol är mycket mångsidigt och kan skapa mycket olika strukturer (lätt att jämföra med de två vanligaste faserna, grafit och diamant). Denna källa antyder att bindning i vätskan varierar kontinuerligt mellan linjära acetylenkedjor, grafitliknande och diamantliknande strukturer, beroende på de exakta förhållandena.
Redigera : Nu inser jag att det är två lite olika saker att få flytande kol och smältande diamanter. Flytande kol är trivialt att få jämfört med att smälta en diamant. Som du nämner kommer upphettning av diamant vid relativt låga tryck att göra att den omvandlas till grafit innan den kan smälta. Det enda sättet att hämma det skulle vara att utnyttja den lilla skillnaden i densitet mellan grafit och diamant; eftersom diamant är tätare kommer det ökade trycket att stabilisera det något, vilket minskar tendensen för diamant att återgå till grafit.
Du behöver dock mycket tryck! Noggrant, enligt fasdiagrammet ovan , för att erhålla flytande kol direkt från smältning skulle en diamant kräva ett tryck på minst $ 10 \ \ mathrm {GPa} $, vilket är ungefär $ 10 ^ 5 \ \ mathrm {atm} $. För att sätta det i perspektiv handlar det om $ 1/30 $ av trycket i mitten av jorden. Otroligt nog kan vi faktiskt nå sådana absurda tryck i labbet genom att komprimera två diamanter mot varandra . Men om de förutsättningar som krävs för att smälta diamant (och upprätthålla den i smält form) uppnås, skulle det antagligen äventyra instrumentets integritet och orsaka katastrofalt (eventuellt explosivt) fel, så jag tror inte att någon kommer att smälta med avsikt. diamanter när som helst! Andra tekniker kan användas ( inertial laserinjektion , lättgaspistoler , etc), men jag tror att de flesta bara skulle tillfälligt producera flytande diamant.
Svar
Kol, som utgör diamant, kan verkligen existera som en vätske- och fasövergång mellan diamantfasen och vätskefasen verkar vara möjlig baserat på detta fasdiagram . Huruvida diamanter smälter kan faktiskt observeras beror dock på kinetiken: Fasövergången kan vara för långsam för att observeras på en mänsklig tidsskala.
Kommentarer
- Under transform diametern i grafit är mycket långsam även i måttligt hög temp. smältning är inte ' t sådan kinetiskt hindrad sak. Över 4000 K accelererar saker mycket och smältning sker snabbt eller inte alls.