Hoe vorm diamante regtig? (Nie van steenkool nie!) - Wetenskap
Hoe vorm diamante regtig? (Nie van steenkool nie!)
Diamante is boaan die lys op die Mohs-hardheidskaal en is van die waardevolste edelstene op die planeet - as jy nie die prys van De Beers Diamond Kartel beheer nie. Behalwe vir aangename geskenke aan u belangrike persoon, is hierdie klippe baie nuttig in verskillende bedrywe. So, hoe word dit gemaak? Wenk: dit is nie van steenkool nie.
Hoe hulle vorm
Op sy eie kan koolstof nie diamante vorm onder die aardoppervlak nie. Om koolstof onder die oppervlak van ongeveer 160 km onder die aarde te vorm, moet dit aan hitte en druk onderwerp word. Beide steenkool en diamant word hoofsaaklik van koolstof vervaardig, maar die chemiese strukture daarvan verskil aansienlik.
Steenkool word gevorm uit baie onsuiwer koolstof wat dikwels elemente soos suurstof, selenium, waterstof, stikstof en swael bevat. Aan die ander kant benodig diamant 'n baie suiwer bron van koolstof, en enige suiwerheidsfout kan veroorsaak dat die diamant van kleur verander of ongewens raak.
Wanneer byna suiwer koolstofbronne soos koolstofdioksied diep onder die aardoppervlak vasgevang word, is die omstandighede amper ingestel om diamante te vorm. Ongeveer 725 000 PSI (5 000 MPa) is nodig om die koolstof in 'n sterk diamantrooster met 'n drievoudige simmetrie te druk. Die temperatuur moet ook ongeveer 1204 ° C bereik.
Diamante begin vorm wanneer aan hierdie voorwaardes voldoen word. Die koolstofatome begin met vier ander koolstofatome bind, wat die regte rooster skep en die bron van die sterkte van die diamant is. Sodra die diamant geskep is, beweeg die volgende stap vanaf die diepte van die aarde tot by die oppervlak om te ontgin en gevind te word.
Hoe hulle na die oppervlak beweeg
Die meeste diamante wat vandag gevind word, is deur vulkaniese uitbarstings, dikwels gewelddadig, na die oppervlak gebring. Wetenskaplikes glo dat die proses om hulle vanaf hul vormingsplek na die oppervlak te verskuif, binne 'n paar uur sou plaasgevind het. Dit sou vulkaniese uitbarstings vereis het wat ongeveer 30 myl per uur sou beweeg en dan die diamante oor die oppervlak moes spoeg. Die belangrikste rede waarom wetenskaplikes glo dat die proses met so 'n spoed sou plaasgevind het, is omdat diamante vir lang tyd aan die intense lawa onderwerp sou word, dan sou hulle op die pad na bo in grafiet gevorm het.
Nadat vulkaniese uitbarstings die diamante na die oppervlak gebring het, is dit vervat in 'n materiaal genaamd Kimberlite. Dit is in wese afgekoelde vulkaniese rots. Wanneer dit binne-in Kimberlite verseël word, kan hulle hul natuurlike harde en duidelike vorm behou.
Een aspek van diamantskepping wat navorsers nog steeds probeer verstaan, is hoe lank dit neem om natuurlik te vorm. Aangesien presiese toestande van natuurlike diamantvorming amper onmoontlik is om in 'n laboratorium te herhaal, is die beste bepaling van koolstof dateer. Die datering van diamante op hierdie manier het gelei tot 'n skatting van tussen honderde miljoene tot miljarde jare.
Die diamantvormingsproses, tesame met enkele diamantfeite, word in die eenvoud hieronder in die infografika uiteengesit.
[Beeldbron: Kortmou- en dasklub]
Sintetiese diamante word gekweek in 'n omgewing wat die druk en temperatuur van diamant se natuurlike vormingsomgewing kunsmatig herhaal. Daar is twee hoof maniere om sintetiese diamante te vervaardig, een met druk en temperatuur, en die ander met chemikalieë.
HPTP of hoë druk hoë temperatuur is die belangrikste metode om sintetiese diamante te vervaardig. 'N Stuk grafiet word in 'n drukkamer geplaas. Hierdie drukkamer word dan verhoog tot 725,000 psi en temp. Meer as 2,200 ° F. Binne 'n paar dae nadat dit aan hierdie omgewing onderwerp is, kan 'n diamant vorm. Om die reaksie te begin, moet wetenskaplikes 'n klein hoeveelheid metaaloplossing by die grafiet voeg. As gevolg van hierdie bygevoegde oplossing is diamante wat volgens hierdie metode vervaardig word nie heeltemal so suiwer nie en word dit vir industriële doeleindes gebruik.
Die tweede groeimetode vir diamante is gebaseer op chemiese dampe. Dit gebruik 'n proses genaamd chemiese dampneerslag wat die perfekte diamant skep - meer perfek as wat in die natuur voorkom. In hierdie metode word 'n saaddiamant in 'n vakuumkamer geplaas. Hierdie saaddiamant is gewoonlik 'n klein klein stuk natuurlike diamant. Sodra die diamant in die vakuumkamer is, word dit aan mikrogolfstrale onderwerp en metaan en waterstof gepomp. Die gasse word dan verhit tot meer as 2.000 ° F terwyl die vakuumkamer die druk lewer. Die gasatome kleef aan die saaddiamant en vorm binne 'n dag 'n perfekte diamantvel.
Sintetiese diamante wat deur chemiese dampneerslag geproduseer word, is so soortgelyk aan natuurlike diamante dat dit selfs vir kundiges amper nie onderskeibaar is nie. Dit is uiteindelik te wyte aan die feit dat die resulterende diamante struktureel en chemies presies dieselfde is. Baie juweliers kan sintetiese diamante met regte diamante vergis, maar die foute kom selde ooit andersom voor.
De Beers Diamond Kartel
Dit sou byna onmoontlik wees om te bespreek hoe diamante gevorm word sonder om ten minste die De Beers-diamantkartel te noem. Tot in die middel van die 1800's was diamante eintlik skaars en waardevol. Die ontdekking van groot diamantafsettings het egter gelei tot 'n aansienlike mynbou-inspanning wat tot 'n vloed van natuurlike diamante op die mark gelei het. Die diamantonderneming De Beers is kort ná die stormloop om diamante te myn, gestig en hulle het alle mynbedrywe gekonsolideer om 'n monopol op die handel en verkoop van die juweel te skep.
Hierdie monopolie het voortgeduur sedert die stigting van die maatskappy. Die bekendste is dat De Beers in die dertigerjare, toe diamantpryse gedaal het as gevolg van 'n gebrek aan vraag en 'n groter aanbod, hul beroemde bemarkingsveldtog begin: 'A Diamond is Forever.' Dit was hierdie veldtog wat diamante in die popkultuur gesementeer het en die hoofrede is waarom dit die beste keuse is vir verloofringe en ander juweliersware regoor die wêreld. Hierdie advertensieveldtog wou die publiek oortuig dat die grootte van die diamant wat u direk gekoop het, verband hou met die liefde wat u vir u huweliksmaat gehad het, en deur filmsterre en popkultuur het dit presies so gedoen.
Diamante was nog altyd waardevol vir mense, hetsy natuurlik deur gebrek aan aanbod of kunsmatig deur vindingryke bemarking. Vir die wetenskaplike gemeenskap speel hulle steeds 'n groot rol, aangesien hul wesenlike eienskappe ongeëwenaard is. Of dit nou aan die hand van u vrou is of op die kop van 'n kragtige snywerktuig, diamante omring ons wêreld op 'n manier wat geslagte van die verlede nooit sou kon verwag nie.