Сравнителна таблица между диамант и графит. Графит и диамант: кристална решетка и свойства

След като научих физични свойствадиамант и графит, учените отбелязаха, че това различни формивъглерод. Първият е ценен минерал, един от най-трудните в света. Според скалата на Моос, възприета от гемолозите, диамантът има най-висока оценка за твърдост - 10. Според тази система графитът дори не достига 2. Блестящо бижу и дръжка на молив са направени от въглерод. Разликата между тези минерали определя вида на кристалната решетка. Но техните свойства са много различни един от друг. Прочетете за това по-долу.

Какво представляват диамантът и графитът

Диамантът е най-твърдият минерал. Външно е прозрачен камък, чиято кристална форма е ясно видима. Диамантите са безцветни, но има различни нюанси, включително дори черно. Цветът зависи от природните условия, в които е образуван камъкът, както и от различни примеси в структурата му.

Графитът е крехко вещество, мазно на допир, с метален блясък, състоящо се от въглеродни молекули, подредени на слоеве и образуващи малки тънки пластини. При натискане върху листа остава знак.

Минерален състав

Първото нещо, с което ще започнем, когато разглеждаме характеристиките на диаманта и графита, е съставът на минералите. И двете са направени от въглерод, шестият елемент от периодичната таблица.

Тъй като диамантът и графитът се състоят от въглеродни частици, техният тип вещество е индивидуален и техният качествен състав се формира от съединения на въглеродни атоми. Химическата формула на диаманта и графита е проста – С, въглерод. Този химичен елемент е без мирис, така че нито диамантът, нито графитът миришат.

Въпреки че химическата формула на диаманта е подобна на тази на графита, има разлики в структурите, в които въглеродните атоми се свързват, за да образуват кристалната решетка.

Когато минералите имат различни кристални решетки, но се характеризират с еднакви химичен състав, те се наричат ​​полиморфи. Въпросните минерали – различни видовеполиморфни модификации на въглерода.

Как и къде се намират въглеродните минерали?

Сходството на елементарния химичен състав не определя сходните свойства на веществата. Разликите се обясняват със сложността на произхода на двете различни въглеродни скали. Диамантите се образуват под интензивен натиск след ултра-бързо охлаждане. И ако атмосферното налягане е твърде ниско, тогава графитът се образува при доста висока температура.

Потвърждение, че диамантът и графитът не са се образували по един и същи начин, е наличието им в природата. Около 80% от всички диаманти се добиват в кимберлитови тръби - дълбоки кратери, образувани от магма, освободена след експлозия и освобождаване на подземен газ.

Има много графитни находища в седиментни скали и слоеве, образувани от магма.

Химично свързване във въглеродни минерали

Частиците, които изграждат твърдите вещества, са свързани в кристални решетки. Науката познава 4 вида такива решетки - йонни, молекулярни, атомни и метални.

Външно скъпоценният кристал е подобен на солните кристали, но солите имат йонна кристална решетка.

Типът кристална решетка на диаманта, подобно на неговия полиморфен графит, е атомен.Неговите възли съдържат въглеродни атоми. Агрегатно състояние – твърдо тяло. Но все пак въглеродните полиморфи се различават по твърдост.

Свойството на диаманта да бъде толкова силен се дължи на силата на химичната връзка на атомите. Структурата на диаманта е триизмерна, въглеродните атоми в него са подредени във формата на тристенна пирамида, тетраедър. Всяка атомна частица е еднакво здраво свързана с четирите съседни; това се постига чрез ковалентна връзка.

Атомно, графитът е набор от слоеве с шестоъгълни форми, всеки връх на който съдържа въглероден атом. Неговата слоеста структура е двуизмерна. Ковалентната връзка в слоевете е силна, а между слоевете е много по-слаба, както при веществата с молекулярна кристална решетка. Слоевете не са плътно свързани. Следователно твърдостта на графита е по-малка в сравнение с диаманта.

Връзката между атомната структура и минералната физика

Нека разгледаме как геометрията на атомите изглежда външно. Разликата в свойствата на диаманта и графита е пряко свързана с вида на структурата на кристалната решетка. Кристалната решетка на диаманта има единици от 4 добре свързани въглеродни атома. Те образуваха супер силни ковалентни сигма връзки. Оптичните свойства на междуатомните съединения абсорбират светлината, което прави кристала прозрачен. А силната фиксация на отрицателно заредени елементарни частици във връзки с еднаква якост му придава твърдост и диелектрични свойства.

Ковалентните pi съединения, образувани в шестоъгълната кристална решетка на графита, свързват въглеродните атоми заедно в слоеве. При такава връзка няколко електрона остават свободни, така че слоевете са само леко свързани един с друг. Движението на нелокализирани елементарни частици със знак минус дава електропроводимост на графита. Те нямат светлопроводимост, което лишава веществото от прозрачност, поради което графитът е черен на цвят.

Алотропни модификации на въглерода

Алотропията е способността на химичните елементи да съществуват в две или повече физически форми(алотропи). Най-обширната от всички открити е алотропията на въглерода.

Ако изброите основните въглеродни алотропи, те биха били:

• диамант;
• графит;
• карабина;
• фулерен

От горното са синтезирани два въглеродни алотропа. Карбинът и фулеренът са изкуствено получени алотропни модификации на въглерода. Carbin е прах от малки черни кристали. След откритието в лабораторията е открито и естествено вещество. Фулеренът е жълт кристал с диаметър около 5 mm, синтезиран в края на миналия век в САЩ.

Алотропните форми на въглерода могат да бъдат трансформирани. Преходът на диаманта в друго състояние няма да се случи сам. Но когато кристалът се нагрее във вакуум до 1800 градуса, той ще се превърне в графит.

Има известни методи, които позволяват извършването на обратни трансформации.

Как да получите скъпоценен камък от графит

Диамантът може да се получи от графит. При налягания над 1000 Pa и температури от 3000 градуса с добавяне на метали въглеродът в графита променя ковалентните връзки. Получените камъни са мътни и порести.

Друг метод е използването на ударна вълна, след което можете да се насладите на чисти, прозрачни кристали с правилна геометрична форма, но много малки по размер.

Несъвършенствата на тези методи доведоха до заключението, че диамантите се отглеждат най-добре. Когато един диамант се нагрее до 1,5 хиляди градуса, той расте. Но това е скъпо, затова днес изкуствените бижута се правят от метан.

Физични и химични свойства

Диамантът не е електропроводим, но провежда топлина. Добре пречупва и отразява светлината. Прозрачни и блестящи. Топи се при 3700-4000 градуса. Лавоазие първи изгаря диаманти през 18 век.

По-късно учените установиха, че когато се комбинира с кислород, диамантът гори при 721-800 градуса, изпарявайки се във въглероден диоксид. Без въздух може да се превърне в графит при нагряване до 2001-3000 градуса. Химичните свойства показват устойчивост на киселини.

Графитът е електро- и топлопроводим, неразтворим в киселини и вода, топлоустойчив. Точка на топене 2500 - 3000 градуса. Не гори до 250-300 градуса, но при горене над 300 и до 1000 се превръща във въглероден диоксид.

Сравнителна характеристика

Нека сравним структурата на диаманта и графита и техните физични свойства: твърдост, топлопроводимост, електрическа проводимост, характеристики на химичните връзки.

Подробна сравнителна таблица ще ви разкаже за характеристиките на минералите:

Въведение

1.1.основни характеристикидиамант

1.2. Обща характеристика на графита

2. Промишлени видове гранит и диамантени находища

3. Природни и технологични видове диамантени и графитни руди

4. Разработване на находища на гранит и диаманти

5. Апликации от гранит и диамант

Заключение

Библиография.

Въведение

Диамантената индустрия на нашата страна е в етап на развитие, въвеждане на нови технологии за обработка на минерали.

Намерените находища на диаманти се разкриват само чрез ерозионни процеси. За един изследовател това означава, че има много „слепи“ находища, които не достигат повърхността. Тяхното присъствие може да бъде разпознато по откритите локални магнитни аномалии, чийто горен ръб се намира на дълбочина стотици, а ако имате късмет, десетки метри. (А. Портнов).

Въз основа на горното мога да преценя перспективите за развитие на диамантената индустрия. Ето защо избрах темата - „Диамант и графит: свойства, произход и значение“.

В моята работа се опитах да анализирам връзката между графит и диамант. За да направя това, сравних тези вещества от няколко гледни точки. Разгледах общите характеристики на тези минерали, промишлените видове на техните находища, естествените и технически видове, развитието на находищата, областите на приложение и значението на тези минерали.

Въпреки факта, че графитът и диамантът са полярни по своите свойства, те са полиморфни модификации на един и същ химичен елемент - въглерод. Полиморфите или полиморфите са вещества, които имат еднакъв химичен състав, но различна кристална структура. С началото на синтеза на изкуствени диаманти, интересът към изучаването и търсенето на полиморфни модификации на въглерода рязко се увеличи. Понастоящем, в допълнение към диаманта и графита, лонсдейлитът и хаотитът могат да се считат за надеждно установени. Първият във всички случаи е открит само в тясно срастване с диамант и затова се нарича още шестоъгълен диамант, а вторият се намира под формата на плочи, редуващи се с графит, но разположени перпендикулярно на неговата равнина.

1. Полиморфни модификации на въглерода: диамант и графит

Единственият минералообразуващ елемент от диаманта и графита е въглеродът. Въглеродът (C) е химичен елемент от IV група на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, атомен номер - 6, относителна атомна маса - 12.011 (1). Въглеродът е стабилен в киселини и основи и се окислява само от калиев или натриев дихромат, железен хлорид или алуминий. Въглеродът има два стабилни изотопа С (99,89%) и С (0,11%). Данните за изотопния състав на въглерода показват, че той идва от различен произход: биогенен, небиогенен и метеоритен. Разнообразието от въглеродни съединения, което се обяснява със способността на неговите атоми да се комбинират един с друг и атоми на други елементи различни начини, определя специалната позиция на въглерода сред другите елементи.

1.1 Обща характеристика на диаманта

Думата „диамант“ веднага ни напомня за тайни истории за търсене на съкровища. Някога хората, които ловуваха диаманти, нямаха представа, че обектът на страстта им е кристалният въглерод, който образува сажди, сажди и въглища. Това е доказано за първи път от Лавоазие. Той експериментира с изгаряне на диаманти с помощта на запалителна машина, сглобена специално за тази цел. Оказа се, че диамантът гори на въздух при температура около 850-1000*C, като не оставя твърд остатък, както обикновените въглища, а в поток от чист кислород гори при температура 720-800*C. При нагряване до 2000-3000*C без достъп на кислород той се превръща в графит (това се обяснява с факта, че хомеополярните връзки между въглеродните атоми в диаманта са много силни, което причинява много висока точка на топене.

Диамантът е безцветно, прозрачно кристално вещество, което пречупва изключително силно светлинните лъчи.

Въглеродните атоми в диаманта са в състояние на sp3 хибридизация. Във възбудено състояние валентните електрони във въглеродните атоми се сдвояват и се образуват четири несдвоени електрона.

Всеки въглероден атом в диаманта е заобиколен от четири други, разположени далеч от него от центъра във върховете на тетраедъра.

Разстоянието между атомите в тетраедрите е 0,154 nm.

Силата на всички връзки е еднаква.

Целият кристал е единична триизмерна рамка.

При 20*C плътността на диаманта е 3,1515 g/cm. Това обяснява неговата изключителна твърдост, която варира по ръбовете и намалява в последователността: октаедър - ромбичен додекаедър - куб. В същото време диамантът има перфектна цепителност (по протежение на октаедъра), а неговата якост на огъване и натиск е по-ниска от тази на другите материали, така че диамантът е крехък, разпада се при рязък удар и при смачкване се превръща в прах относително лесно. Диамантът има максимална твърдост. Комбинацията от тези две свойства позволява да се използва за абразивни и други инструменти, работещи под значително специфично налягане.

Коефициентът на пречупване (2,42) и дисперсията (0,063) на диаманта далеч надвишават тези на други прозрачни минерали, което в комбинация с максимална твърдост определя качеството му на скъпоценен камък.

В диамантите се срещат примеси от азот, кислород, натрий, магнезий, алуминий, силиций, желязо, мед и други, обикновено в хилядни от процента.

Диамантът е изключително устойчив на киселини и основи, не се намокря от вода, но има способността да залепва към някои мастни смеси.

Диамантите се срещат в природата както под формата на добре очертани отделни кристали, така и под формата на поликристални агрегати. Правилно оформените кристали изглеждат като полиедри с плоски лица: октаедър, ромбичен додекаедър, куб и комбинации от тези форми. Много често има множество етапи на растеж и разтваряне на фасетите на диамантите; ако не са видими за окото, ръбовете изглеждат извити, сферични, във формата на октаедър, хексаедър, кубоид и комбинации от тях. Различна формакристалите се определя от вътрешната им структура, наличието и естеството на разпределението на дефектите, както и от физикохимичното взаимодействие със заобикалящата кристала среда.

Сред поликристалните образувания се открояват балас, карбонадо и борд.

Баласите са сферолитни образувания с радиална структура. Карбонадо - криптокристални агрегати с размер на отделните кристали 0,5-50 микрона. Зърната са чистозърнести агрегати. Ballas и особено carbonado имат най-високата твърдост от всички видове диаманти.

Фиг.1 Структура на кристалната решетка на диаманта.

Фиг.2 Структура на кристалната решетка на диаманта.

1.2 Обща характеристика на графита

Графитът е сиво-черно кристално вещество с метален блясък, мазно на пипане и отстъпва по твърдост дори на хартията.

Структурата на графита е слоеста, вътре в слоя атомите са свързани чрез смесени йонно-ковалентни връзки, а между слоевете чрез основно метални връзки.

Въглеродните атоми в графитните кристали са в sp2 хибридизация. Ъглите между посоките на свързване са равни на 120*. Резултатът е мрежа, състояща се от правилни шестоъгълници.

При нагряване без достъп на въздух графитът не претърпява никакви промени до 3700 * C. При определената температура се изхвърля без да се разтопи.

Графитните кристали обикновено са тънки пластини.

Благодарение на ниската си твърдост и много перфектно разцепване, графитът лесно оставя следа върху хартията, която е мазна на допир. Тези свойства на графита се дължат на слаби връзки между атомните слоеве. Якостните характеристики на тези връзки се характеризират с ниския специфичен топлинен капацитет на графита и неговите топлинатопене. Благодарение на това графитът има изключително висока огнеустойчивост. В допълнение, той провежда добре електричество и топлина, устойчив е на много киселини и други химикали, лесно се смесва с други вещества, има нисък коефициент на триене и висока смазваща и покривна способност. Всичко това доведе до уникална комбинация от важни свойства в един минерал. Поради това графитът се използва широко в промишлеността.

Съдържанието на въглерод в минералния агрегат и структурата на графита са основните характеристики, които определят качеството. Графитът често се нарича материал, който като правило е не само монокристален, но и мономинерал. Те основно означават агрегатни форми на графитно вещество, графит и съдържащи графит скали и продукти за обогатяване. В допълнение към графита, те винаги съдържат примеси (силикати, кварц, пирит и др.). Свойствата на такива графитни материали зависят не само от съдържанието на графитен въглерод, но и от размера, формата и взаимоотношенията на графитните кристали, т.е. върху текстурните и структурни характеристики на използвания материал. Следователно, за да се оценят свойствата на графитните материали, е необходимо да се вземат предвид както характеристиките на кристалната структура на графита, така и текстурните и структурни характеристики на другите им компоненти.

Фиг.3. Структура на кристалната решетка на графита.

Фиг.4. Графитни фенокристали в калцит.

2. Промишлени видове диамантени и графитни находища

Диамантените находища се делят на алувиални и първични, сред които има видове и подтипове, които се различават по отношение на условията на поява, форми на рудни тела, концентрации, качество и запаси от диаманти, условия на добив и обогатяване.

Първичните диамантени находища от кимберлитов тип по света са основните цели за експлоатация. От тях се добиват около 80% от естествените диаманти. Въз основа на запасите и размерите на диамантите те се разделят на уникални, големи, средни и малки. С най-голяма доходност, горните хоризонти на уникални и големи депозити. Те съдържат основните запаси и прогнозираните диамантени ресурси на отделни диамантени кимберлитови полета. Кимбърлитите са „вулканични отвори“, пълни с брекча. Брекча се състои от фрагменти и ксенолити, заобикалящи и отложени върху скалите, от скални фрагменти, пренесени от дълбочини от 45-90 km или повече. Циментът е вулканичен материал, туфи с алкално-ултроосновен състав, така наречените кимберлити и лампроити. Кимбърлитовите тръби са разположени на платформи, лампроитовите тръби са разположени в сгънатата им рамка. Времето на образуване на тръбите е различно - от архея до кайнозоя, а възрастта на диамантите, дори и на най-младите от тях, е около 2-3 милиарда години. Образуването на тръбите е свързано с пробива на алкално-ултроосновни стопилки нагоре през тесни канали под високо налягане, на дълбочина над 80 km, при температура около 1000*. Повечето добре проучени кимберлитни тела имат сложна структура; в най-опростен случай структурата на тръбата включва два основни типа скали, образувани по време на две последователни фази на проникване: брекча (1-ви етап) и масивен „груб порфирен” кимберлит (2-ри етап). В структурата на някои кимберлитови тръби също бяха идентифицирани кимберлитови диги и вени, свързани с тръбите. Открити са слепи тела, образувани от части кимберлитова магма, които не са достигнали повърхността. Депозитите, свързани с диги и кимберлитови вени, като правило, принадлежат към категорията на малки, по-рядко средни диамантени запаси.В много случаи възходящият пробив достига палео-повърхността, но много експлозивни тръби могат да бъдат „слепи“ и все още не са изложени на ерозия, т.е. лежи някъде дълбоко. Но има и места на повърхността на Земята, където възникват налягания, които са напълно достатъчни за образуването на диаманти. Това са места за удар на метеорит, където диамантът се намира не само в Земята, но и в редица самите метеорити.

Страница 1

Диамантът е най-твърдото природно вещество. Диамантените кристали са високо ценени както като технически материал, така и като ценна декорация. Добре полираният диамант си е диамант. Пречупвайки лъчите на светлината, тя блести чисто, ярки цветоведъги.

Размерът на световното производство на диаманти е много малък - много по-малък от благородни метали- злато и платина. Диамантите се използват за направата на върхове на свредла за твърдо пробиване скали. Диамантите се използват и за рязане на стъкло и под формата на „диамантени инструменти“ (фрези, свредла, шлифовъчни дискове). Диамантеният прах се използва за полиране на диаманти и твърда стомана. Най-големият диамант, намиран някога, тежи 602 г, има дължина 11 см, ширина 5 см и височина 6 см. Този диамант е открит през 1905 г. и е наречен „Калиан“.

Един от най-малките шлифовани диаманти в света, тежащ само 0,25 mg (4000 пъти по-лек от едно пени), беше демонстриран на Световното изложение в Брюксел. Въпреки незначителното си тегло и размери - зърно с обем 0,07 mm3 - сръчните ръце на лапидарист издълбаха върху него 57 фасети, които могат да се видят само под микроскоп.

През 1967 г. Б.В. Дерягин и Д.В. Федосеев отглежда нишковиден кристал („диамантени мустаци“) на ръба на диамант. Растежът се случва при високи температури, като метанът служи като източник на въглерод; за четири часа кристалната нишка нараства с 1 mm, което, общо казано, е много за процеси от този вид.

Повечето проби от аморфни въглища се състоят от изкривени графитни кристали. Характерното разположение на въглеродните атоми в ъглите на шестоъгълника се запазва.

Графитните решетки често съдържат различни структурни дефекти, както структурни, така и химични, свързани с улавянето на йони и атоми. Атомите на бор, кислород, сяра и др. могат да бъдат въведени в решетката на графита (A. Ubellode, F. Lewis), образувайки връзки между слоевете и повлиявайки на проводимостта на графита. Графитът образува особени химични съединения, в които свързващите частици са разположени между равнините, заети от въглеродни атоми.

При нагряване на графит в пари на алкални метали се получават лесно окисляеми съединения. Така при 400 °C калият образува съединението C8K. Съставът на съединенията силно зависи от температурата и варира в широк диапазон. Известни са съединения на графит с рубидий и цезий; за натрий и литий все още няма ясни резултати; изглежда, че натрият произвежда съединението с виолетов цвят C64Na.

Графитът също произвежда съединения с метали, амоняк и амини като MeC12(NH3)2. Във всички случаи графитната решетка се разширява по време на образуването на съединенията и междуплоскостното разстояние достига 0,66 nm, а за литиево-метиламиновия комплекс дори до 0,69 nm. Получени съединения: C9Br, C5CI, C8CI, CF.

Тифлон (CF) сиво, изолатор, не е като другите връзки от типа „внедряване“. Предполага се образуването на ковалентни връзки флуор-въглерод в него.

Преди това графитът е бил използван като средство за писане. От 19 век до наши дни графитните електроди се използват в металургията и химическата промишленост, например при производството на алуминий: металът се отлага върху графитен катод. Понастоящем са намерили приложение графитизираните стомани, тоест стомани с добавяне на монокристали графит. Тези стомани се използват при производството на колянови валове, бутала и други части, където високата якост и твърдост на материала са особено важни.

Графитът играе важна роля в електрическата промишленост и ядрената енергетика, където се използва като модератор на неутрони. С помощта на графитни пръти се контролира скоростта на реакцията в ядрените котли.

Способността на графита да се разделя на люспи прави възможно производството на смазки на негова основа. Графитът е отличен проводник на топлина и може да издържи на значителни температури до 3000 °C и повече. Освен това е химически доста устойчив. Тези свойства са намерили приложение в производството на графитни топлообменници и в ракетната техника (за производство на кормила и устройства за дюзи.

Всеки знае такива вещества като графит и диамант. Графитът се среща навсякъде. Например, от него се правят сърцевини за прости моливи. Графитът е вещество, което е доста достъпно и евтино. Но вещество като диамант е изключително различно от графита. Диамантът е най-скъпият камък, много рядък и прозрачен, за разлика от графита. Трудно е за вярване, но химическата формула на графита е същата като тази на диаманта. В тази статия ще разгледаме как е възможно това.

Графит: история и свойства на минерала

Историята на графита датира от хиляди години, така че е изключително трудно да се определи точната година, когато е започнало използването му. Графитът е известен като добър проводник на електричество. Освен това този минерал е много крехък. Ето защо от него се правят поводи за моливи.

Химичните свойства на минерала включват образуването на включващи съединения с много вещества, като соли и минералът не се разтваря в киселини.

Формулата на графита е C, тоест той е един от известните шести елементи на периодичната таблица - въглерод.

Диамант: история и свойства на минерала

Историята на диаманта е много необичайна. Смята се, че първият диамант е открит в Индия. По това време човечеството така и не успя да разбере цялата сила на този камък. Геолозите знаеха само, че този камък е много твърд и издръжлив. До 15 век диамантите са стрували много по-малко от изумрудите и рубините. И едва тогава неизвестен бижутер, докато работеше с камъка, му даде красива шлифовка, която по-късно стана известна като диамантена шлифовка. Тогава камъкът се показа в целия си блясък.

Диамантите се използват главно в промишлеността. Този минерал е най-силният в целия свят, поради което от него се правят абразиви, фрези за обработка на устойчиви метали и много други.

Както вече знаем, химическата формула на графита е С, а диамантът има същата формула.

Разлики между диамант и графит

Въпреки факта, че минералите имат сходни химични формули, те рязко се различават един от друг като външен вид, и от химическа гледна точка.

На първо място, диамантът и графитът имат напълно различни структури един от друг. В крайна сметка графитът се състои от мрежа от шестоъгълници, докато диамантът има кубична кристална структура. Крехкостта на графита се дължи на факта, че връзката между неговите слоеве е много лесна за прекъсване, неговите атоми лесно се отделят един от друг. Поради това графитът лесно абсорбира светлина и е много тъмен, за разлика от диаманта.

Различава се по това, че един въглероден атом е заобиколен от още четири атома под формата на тетраедърен триъгълник или пирамида. Всеки атом е на същото разстояние един от друг. Връзките между атомите са много силни, затова диамантът е толкова твърд и издръжлив. Друго свойство на диаманта е, че може да провежда светлина, за разлика от графита.

Странно ли е, че формулата на графита е същата като тази на диаманта, но минералите са напълно различни? Не! В крайна сметка диамантът се създава от природата под огромно налягане и след това много бързо охлаждане, докато графитът се създава при ниско налягане, но много висока температура.

вещества?

Алотропните вещества са много важно понятие в химията. Това е основата на основите, която ви позволява да различавате веществата едно от друго.

В училище алотропните вещества се изучават на примера на графит и диамант, както и техните различия. Така че, след като проучихме разликите между диаманта и графита, можем да заключим, че алотропията е съществуването в природата на две или повече вещества, които се различават по своята структура и свойства, но имат сходна химична формула или принадлежат към един и същ химичен елемент.

Изработване на диамант от графит

Формулата на графита - С - позволи на учените да проведат много експерименти, в резултат на които бяха открити алотропни вещества на графита.

Учителите разказват както на ученици, така и на студенти за това как учените са се опитали да създадат диаманти от графит. Тази история е много интересна и завладяваща, а също така ви позволява да си спомните съществуването на алотропни вещества като графит и диамант и техните разлики.

Преди време учени се опитаха да създадат диаманти от графит. Те вярвали, че ако формулата на диаманта и графита е една и съща, тогава те могат да създадат диамант, тъй като камъкът е много скъп и рядък. Сега знаем, че диамантеният минерал се появява в природата при високо налягане и мигновено охлаждане. Затова учените решиха да взривят графит, като по този начин създадоха необходимите условия за образуването на диамант. И всъщност се случи чудо: след експлозията върху графита се образуваха много малки диамантени кристали.

Приложения на графит и диамант

Днес и графитът, и диамантът се използват главно в индустрията. Но приблизително 10% от цялото производство на диаманти отива в бижута. Най-често моливите се правят от графит, тъй като той е много крехък и чуплив и оставя следи.

Здравейте, скъпи наши читатели! Чудили ли сте се някога какво е общото между диаманта и графита? Изглежда, че диамантът е това, от което са направени скъпи бижута, радващи окото и на човек с най-изтънчен вкус. Твърд, здрав и практически неразрушим. А графитът, основният елемент за направата на моливи, е много крехък и се чупи лесно. Спомняте ли си колко често вашият стилус се чупеше?

И двата минерала обаче са свързани помежду си. Освен това отдихът специални условияпозволява процеса на трансформация от графит в диамант и обратно.

Четенето на статията ще ви позволи да разберете какви свойства имат минералите, представени в статията, как са се появили на Земята на първо място и къде трябва да отидете, за да добиете диаманти. Или, ако нямате късмет, графит, а също и възможно ли е да правите диаманти и графит у дома?

Желаем ви приятно четене!

Характеристики на диаманта и графита

Основен отличителни чертидиамант са:

• способността да пречупва и отразява слънчевата светлина, което му придава известния блясък;
• най-висока твърдост (в сравнение с други минерали) и крехкост;
• метастабилност – способността да не променя своята структура и състояние в продължение на стотици години при нормални условия;
• висока топлопроводимост;
• висока устойчивост на киселини и основи;
• има нисък коефициенттриене;
• диелектрик, не провежда електрически ток.

Такива свойства на минерала стават възможни поради факта, че вътрешната му структура има сложна кристална решетка, която е куб или тетраедър. Структурата се основава на химичния елемент въглерод.

Ако в кристалната му решетка има примеси, той може да промени цвета си, който е познат на всички. По този начин наличието на желязо в състава придава на минерала кафяв оттенък, литий - жълт, алуминий - син, манган - розов или червен (в зависимост от концентрацията), бор - син, хром - зелен.

Графитът е точно обратното на диаманта. Структурата му се състои от няколко слоя, които външно приличат на тънки плочи. Основният структурен елемент е въглеродът. Има черен цвят с метална нотка. Мек и леко мазен на допир.

Има следните отличителни черти:

• не пропуска и не пречупва светлината;
• добра топлопроводимост;
• добра огнеустойчивост;
• крехкост;
• нисък коефициент на триене;
• провежда електрически ток;
• може да се смесва с други вещества.

Въпреки толкова различни свойства, съвременната наука се е научила да произвежда изкуствено минералите, представени тук, един от друг.

Диамантът минерал ли е или не?

За да отговорим на този въпрос, нека да разберем какво всъщност е „минерал“. В съвременната наука минералът се счита за твърдо тяло от естествен произход, което има кристална структура, тоест подреждането на атомите е строго подредено.

Тъй като структурата на диаманта е куб или тетраедър и има ясна кристална решетка, той може уверено да се класифицира като минерал.

Подобно е положението и с графита, чиято ламеларна структура също има строг ред.

Произход на диамантите и графита

Няма точни и надеждни данни откъде идват тези минерали. Има само някои хипотези, а именно:

1. Хипотеза за магмен произход
2. Хипотеза за произход на мантията
3. Хипотеза за произхода на течността

Първите две теории са най-популярни и се свеждат до факта, че появата се е случила в дълбините на нашата Земя преди много милиони години на дълбочина от сто до двеста километра. Кристалите са извадени на повърхността в резултат на експлозии и вулканични изригвания.

Графитът от своя страна също може да се образува в резултат на промени в седиментните скали.

Интересен факт е наличието на диамантени стружки в метеоритите. Това навежда на мисълта, че освен със земен произход има и кристали с метеоритен произход, донесени от космоса.

Има редица хипотези за това как могат да се образуват трохи в метеоритите. Най-популярната теория е, че самият метеорит не съдържа диамантени стружки в „чиста“ форма, а е само обогатен с въглерод. При удар със Земята се развиват идеални условия за възстановяване на минерала: висока температура (две до три хиляди градуса) и налягане (от 5 до 10 GPa). Диамантите, образувани по този метод, се наричат ​​импактити.

За съжаление, кристалите от космически произход са твърде малки за промишлен добив и затова всички находища, използвани за добив, са само от естествен произход.

Основни находища

Най-големите находища на диаманти се намират в Индийската република, Руска федерация, провинция Кимбърли (отчита 80% от цялото производство).

Руските находища се намират в Република Саха (Якутия), Пермския край и Архангелска област.

Рентгеновите лъчи се използват за откриване на диамантени находища. Търсенето отнема десетилетия. Много малък брой открити находища съдържат минерали с високо качество, достатъчни за използване в бижутерийната индустрия.

Процесът на добив включва извличане на рудата и нейното раздробяване, отделяне на свързаните с нея скали. След това с помощта на специално оборудване се определят категориите и класовете на добития материал.

Най-големите находища на графит се намират в района на Краснодар и Украйна. Находища с нискокачествен материал се намират в Мадагаскар, Бразилия, Канада и Мексико.

По правило се намира заедно с варовикови скали, като апатит и флогопит, както и в пневматолитни образувания, а именно: кварц, фелдшпат, биотит, титаномагнетит.

Област на приложение

Използва се в много области на индустрията.

• електроинженерство;
• радиоелектроника и силова електроника;
• сондажни машини;
• производство скъпоценни бижутаи аксесоари.

Обхват на приложение на графит:

• създаване на пожароустойчиво оборудване;
• производство на смазочни материали;
• производство на глини за моливи;
• ядрена енергия (като модератор на неутрони);
• изкуствено производство на диаманти.

Най-популярната област на приложение е производството на бижута. Обработеният минерал, наречен диамант, има висока стойност и е много популярен на пазара на бижута. За много хора това все още е отлична инвестиционна възможност.

Технология за производство на диаманти от графит

За съвременната наука е обикновена дреболия да се отгледа изкуствен диамантен кристал. Ако в природни условияНеобходими са стотици милиони години, за да се образува, но в специално оборудвана лаборатория това се извършва за много по-кратко време.

Принципът на неестественото производство е да се пресъздадат оптимални условия, които са най-благоприятни за промяна на формата на въглерода. Необходими са както висока температура (от 1500 до 3000 градуса), така и налягане (няколко GPa). Най-лесният начин да го получите е да загреете графита до две хиляди градуса. При поддържане високо наляганеИзвършва се процес на превръщане на графит в диаманти. В същото време, когато налягането намалява, започва обратният процес, при който един минерал се превръща в друг.

В тази връзка, за да се получи диамантен кристал, е необходимо да се поддържат стабилно високи параметри на температура и налягане за дълго време. Това прави технологията за преобразуване енергоемка и скъпа. В допълнение, този процес произвежда само индустриален диамант, който е неподходящ за използване в бижута.

Поради тези причини производството на неестествени диаманти се счита за нерентабилно в сравнение с добива.

Производство на изкуствен графит

Има следните видове изкуствени графити: доменна пещ, кокс, реторта, Acheson.

Най-популярният неестествен вид е коксът. Методът на производство включва получаване на плътна въглеродна маса от пясък и кокс, изпичането й, свързано с карбонизация. На последния етап настъпва кристализация (графитизация). За да се намали порьозността, полученият минерал се импрегнира със синтетични смоли и изпичането се повтаря. Всеки повторен цикъл значително намалява порьозността. Може да има общо до пет цикъла.

Значителен недостатък на изкуствения графит е съдържанието на различни примеси и съответно ниската „чистота“.

Това е всичко! Благодаря ви много за интереса и вниманието! Не забравяйте да препоръчате тази статия на приятелите си в социалните мрежи!

Екип ЛюбиКамни