Den har sitt ursprung i röda stjärnjättars djup, är en del av livsviktiga fetter, aminosyror och kolhydrater, kan bilda miljontals föreningar med olika kemiska grundämnen och har, beroende på struktur, helt olika mekaniska egenskaper. Den mjuka och spröda pennskaftet och den hårdaste mineraldiamanten är gjorda av samma byggmaterial - kol. Vad gör en diamant så unik? Var används den? Vad är dess värde?
Oförstörbar värmeledare
I översättning från antikens grekiska betyder ordet "diamant" "oförstörbar". Redan före antikens tider visste folk den otroliga styrkan hos denna sten. Under antiken handlades diamanter mycket i Indien och Egypten. Och detta mineral kom till de europeiska vidderna efter Alexander den stores aggressiva kampanjer. Han tog med stenarna som magiska artefakter. De gamla grekerna kallade detta hårdaste mineral för tårarna från gudarna som föll till jorden.
Men hemligheten med stenens oövervinnlighet ligger,absolut inte i mystiken och inte i samband med den andliga världen. Grundämnets tydliga gitterstruktur i form av tetraedrar och den starka bindningen mellan kolatomerna ger den högsta styrkan. På grund av samma struktur är diamant en utmärkt värmeledare. Om det till exempel var möjligt att göra en tesked av en enda diamantbit, skulle du inte kunna röra ut socker i varmt te med den, eftersom du skulle bränna dig i samma ögonblick som skeden rör vid kokande vatten.
Jämförelse av mineralhårdhet
Hur avgör man vilket mineral som är svårast? Den begåvade tyske mineralogen Karl Friedrich Moos tog tag i denna fråga på 1800-talet. År 1811 föreslog forskaren att använda en jämförande skala för att bestämma hårdheten hos olika mineraler. Den består av tio punkter, som var och en motsvarar ett visst mineral. Den första (talk) är den mjukaste, och den sista, respektive hårdast. Verifiering utförs experimentellt. Om ett prov (till exempel silver) är repat av fluorit, som finns på den fjärde raden på skalan, men inte skadas av gips (skala standard nummer två), så har silver en hårdhet på 3 på Mohs-skalan.
Det hårdaste mineralet är diamant. Han hamnar på tionde plats. Och även om Mohs-bordet sattes i omlopp i början av artonhundratalet, är det fortfarande allmänt tillämpligt. Det är dock värt att komma ihåg att denna tabell inte är linjär. Det betyder att en diamant nummer tio inte blir exakt dubbelt så hård.apatit, som hamnar på femte plats i tabellen. Andra metoder används för att bestämma det absoluta värdet av hårdhet.
Från kungar till arbetare
Under en lång tid var diamanter exklusivt smyckemästares privilegium. Men med utvecklingen av industrin har detta hårdaste mineral alltmer betraktats inte bara från den vanliga estetiska sidan, utan också från synvinkeln av dess unika fysiska egenskaper. Först, vid tillverkning av verktyg, användes naturliga diamanter som inte kunde skäras. Det här är stenar som hade sådana defekter att det var omöjligt att eliminera juveleraren. De blev kända som tekniska diamanter.
När tiden gick ökade behovet av verktyg med diamantskärning och borrkanter. Till exempel i byggbranschen är diamantborrmaskiner efterfrågade. Deras fördel gentemot motsvarigheter gjorda av hårdmetallegeringar är att när man arbetar med en diamantborr, bildas inte mikrosprickor i materialet. Diamant skär enkelt och rent i alla material, vare sig det är sten, betong eller metall. Och frånvaron av mikrosprickor är nyckeln till strukturens hållbarhet. Dessutom är själva arbetsprocessen mycket snabbare, märkbart enklare och mycket tystare.
Baserat på detta är det inte förvånande att, enligt uppgifterna för 2016, endast Ryssland producerar 1200 typer av olika verktyg och utrustning, vars huvudsakliga arbetsdel är diamant.
Medicinska applikationer
Den hårdaste mineralen i naturen lämpar sig inte bara för användning vid bearbetning av grovt och hårtraser. Diamant är också oumbärlig i medicinska instrument. När allt kommer omkring, ju tunnare och mer exakt snittet av vävnader, desto bättre klarar kroppen återhämtning. Och för komplexa operationer på vitala organ spelar snittets bredd en avgörande roll än mer.
Dessutom förblir skalpellen med en tunn diamantfilm på bladet vass under lång tid.
Prospects in electronics
Utvecklingen av integrerade diamantkretsar främjas också aktivt. I dessa används små diamanter som stöd. Utrustning som produceras med denna metod är mer motståndskraftig mot temperaturförändringar och stora spänningsstötar. Diamanter kan också användas för att överföra data inom telekommunikation. Funktionerna hos dessa kristaller gör att du kan sända signaler med olika frekvenser samtidigt på samma kabel.
Det hårdaste mineralet på jorden hjälper till vid utforskning av rymden
Dessutom efterfrågas diamanter inom den kemiska industrin. En aggressiv miljö som lätt skadar glas är absolut inte hemskt för en diamant. Fysiker använder kristaller för att utföra kvantfysikexperiment och rymdutforskning.
När man skapar teleskopoptik blir kraven på materialens noggrannhet och tillförlitlighet kritiska. Det är här det hårdaste naturliga mineralet kommer in i bilden, som har enastående fysikaliska och kemiska parametrar.
Syntetisera diamanter
Med så intensiv efterfrågan pådet hårdaste dyrbara mineralet, uppstod frågan om dess konstgjorda syntes skarpt. Observera att inga reserver av stenar kan tillgodose den ständigt ökande efterfrågan. Och efter långa experiment lyckades forskare skapa en analog av naturlig diamant, som har alla nödvändiga funktioner. Hittills har tillverkning av konstgjorda diamanter för industriella behov redan blivit vanlig praxis.
Det finns flera metoder för att syntetisera detta mineral. Den första är närmast dess bildande i den naturliga miljön. Syntesen utförs med hjälp av ultrahög temperatur och enormt tryck. Den andra tekniken låter dig extrahera diamanten från ångan. Det används i filmteknik - kristaller appliceras som en tunn film på skärkanterna av verktyg. Denna metod är särskilt efterfrågad vid tillverkning av kirurgiska instrument. Och den tredje producerar en spridning av små kristaller med detonation och snabb kylning.
Experimenten fortsatte och bornitrid syntetiserades, vilket är 20 % hårdare än naturlig diamant. Men även om detta ämne är så litet att diamanten traditionellt anses vara det hårdaste mineralet.
