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鉆石的化學(xué)碳化學(xué)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)
閱讀:26 發(fā)布時(shí)間:2025-4-7“鉆石"字派生從希臘adamao,意思是“我馴服'或'我征服"或 ??相關(guān)的字阿達(dá)姆斯,這意味著“重鋼"或“堅(jiān)硬的物質(zhì)"。大家都知道鉆石是堅(jiān)硬和美麗,但是你知道鉆石可能是古老的材料,你可能擁有?雖然鉆石被發(fā)現(xiàn)的巖石可能是50%至1,600億歲,鉆石本身是約3.3 億年的歷史。這種差異是因?yàn)榛鹕綆r漿凝固成巖石的鉆石被發(fā)現(xiàn)沒有創(chuàng)建它們,但只運(yùn)送鉆石從地球的地幔的表面。隕石撞擊的部位的高壓力和溫度下也可形成鉆石。在發(fā)生碰撞形成的鉆石可能是相對(duì)“年輕",但一些隕石包含星級(jí)灰塵,碎屑從一個(gè)明星的死亡,其中可能包括金剛石晶體。一個(gè)這樣的隕石是已知含有微小的鉆石超過5億歲。這些鉆石是年紀(jì)比我們的太陽系!
了解了鉆石的化學(xué)反應(yīng)需要的元素碳的基本知識(shí)。中性碳原子有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子,它的原子核,由6個(gè)電子平衡。碳的電子層結(jié)構(gòu)為1s 2 2 2 2 2P 。碳具有4 價(jià),可以接受的,因?yàn)?/span>4個(gè)電子,以填補(bǔ)的2p軌道。鉆石是由碳原子的重復(fù)單元的連接四個(gè)其他通過強(qiáng)烈的化學(xué)連接,共價(jià)鍵的碳原子數(shù)的。每個(gè)碳原子在一個(gè)剛性的四面體的網(wǎng)絡(luò)中,這是從它的相鄰的碳原子數(shù)等距。金剛石的結(jié)構(gòu)單元由8個(gè)原子的,從根本上布置在一個(gè)立方體。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是非常穩(wěn)定和剛性的,這就是為什么鉆石是非常辛苦,并且具有較高的熔點(diǎn)。
幾乎所有的碳來自地球上的星星。在鉆石中的碳同位素比率研究使得能夠跟蹤歷史的碳。例如,在地球表面的同位素碳-12和碳-13 的比例略有不同星級(jí)塵。此外,某些生物過程積極形式的碳同位素組成,按質(zhì)量,因此,已經(jīng)在活物的碳同位素比率是不同于地球或分。因此,它是已知的大多數(shù)天然鉆石的碳來自近從地幔,但幾顆鉆石的碳回收碳的微生物,通過板塊構(gòu)造的地殼形成鉆石。有些分鐘所產(chǎn)生的隕石鉆石是碳可在現(xiàn)場的影響;,一些隕石鉆石晶體內(nèi)仍記憶猶新星星。
一個(gè)菱形的晶體結(jié)構(gòu)是一個(gè)面心立方或FCC晶格。每個(gè)碳原子連接其他四個(gè)碳原子在定期的四面體(三角棱鏡)。基于立方形式和高度對(duì)稱的原子排列,金剛石晶體可以發(fā)展成幾種不同的形狀,被稱為“水晶習(xí)慣"。見的結(jié)晶習(xí)性是八角形的八面體或菱形的形狀。也可以形成金剛石晶體的立方體,十二面體,以及這些形狀的組合。除兩個(gè)形狀類,這些結(jié)構(gòu)是立方晶系的表現(xiàn)。的例外是平坦的形狀被稱為雙晶,這是一個(gè)真正的復(fù)合晶體,和其他異常類的蝕刻晶體,它有圓形的表面,并且可以具有細(xì)長的形狀。真正的鉆石晶體不具有*光滑的面孔,但可能引發(fā)或縮進(jìn)三角贅生物,叫做'trigons'。鉆石有四個(gè)不同的方向,這意味著鉆石會(huì)整齊地分開,而不是沿著這些方向的突破鋸齒狀的方式乳溝。線切割結(jié)果的金剛石晶體化學(xué)鍵較少比在其他方向沿平面八面體的臉。利用鉆石切割刻面寶石的切割線。
石墨是只有少數(shù)幾個(gè)電子伏特比鉆石更穩(wěn)定,但,激活轉(zhuǎn)換障礙需要幾乎同樣多的能量摧毀整個(gè)格子和重建。因此,一旦形成金剛石,將不重新轉(zhuǎn)換回石墨,因?yàn)樽钃踹^高。鉆石被認(rèn)為是亞穩(wěn)態(tài)的,因?yàn)樗鼈兪莿?dòng)力學(xué)而不是熱力學(xué)穩(wěn)定的。在高形成金剛石所需的壓力和溫度條件下,它的形式實(shí)際上是比石墨更穩(wěn)定,經(jīng)過數(shù)百萬年的積碳可能慢慢結(jié)晶成鉆石。