Плотность - алмаз
Cтраница 1
Плотность алмаза выше, поскольку его структура более компактна, чем у графита. [1]
 |
График изменения прочности при сжатии алмазов различных форм. [2] |
Плотность алмазов зависит от включений и примесей в нем, а также от пористости. Имеется связь между плотностью и окраской алмазов. [3]
Плотность алмаза ( 3 5 г / см3) больше плотности графита ( 2 2 г / см3), поэтому, чтобы заметно сместить равновесие реакции () вправо, недостаточно только повышения температуры, но необходимо повысить давление в системе. В полном соответствии с принципом Ле Шателье увеличение давления способствует образованию алмаза, в связи с тем что он занимает меньший объем, чем графит. [4]
Плотность алмаза 3 513 г / см3, микротвердость 100 6 ГПа, модуль упругости 825 ГПа, удельное электросопротивление 1012 - 1014 Ом - см. Кроме углерода в кристалле алмаза всегда присутствует некоторое количество примесей, составляющих не более десятых долей процента. [5]
Так как плотность графита составляет 2 22 г / см3, а плотность алмаза - 3 51 г / см3, то процесс идет с уменьшением объема. Сжимаемость графита примерно в 18 7 раз выше, чем у алмаза. [6]
В свою очередь У3 - объем зерна - определяется по формуле V3 Оп / у / г3, где Gn - вес пробы алмазов, г; Y - плотность алмаза, г / см3; п3 - число зерен в пробе. [7]
Казалось бы, в таком случае при нагревании легко осуществить синтез искусственных алмазов. Однако скорость протекания процесса оказалась очень низкой, и дальнейшее увеличение температуры не меняло положения, так как при этом увеличивается скорость кан прямой, так и обратной реакций. И тогда исследователи обратили внимание на следующий факт; плотность алмаза ( 3 51 г / см3) больше плотности графита ( 2 25 г / см3), разница в плотностях легко объяснима с точки зрения строения кристаллических решеток алмаза и графита. [8]
В 1961 г. Олдер и Кристьян [13] сообщили о полученных ими результатах динамического сжатия графита, которые в основном согласуются с результатами Де Карли и Джемисона. При давлении примерно 300 кбар графит низкой плотности значительно уплотняется, приближаясь к плотности алмаза, тогда как для графита высокой плотности соответствующее изменение плотности значительно меньше. В интервале давлений 40 - 60 Гн / м2 ( 400 - 600 кбар) образцы графита высокой плотности приобретают плотность алмаза. Для давлений выше 60 - 70 Гн / м2 ( 600 - 700 кбар) графит высокой плотности обнаруживает резкое увеличение плотности, примерно на 15 % выше плотности алмаза при том же самом давлении. [9]
По теореме Яна-Теллера первого порядка и Пайерлса в подобных случаях всегда существует колебательное движение смещающее ядра таким образом, что симметрия молекулы снизится и вырождение будет снято. Произойдет расщепление этой частично заполненной зоны относительно уровня Ферми, и сплошная проводящая металлическая система одномерного типа превратится в диэлектрик. Все это указывает на малую вероятность бесконечной поликумуленовой конфигурации для карбина. Вероятность же существования полииновой конфигурации соответствует плохой проводимости, и ее плотность 1 97 почти вдвое меньше плотности алмаза. [10]
В 1961 г. Олдер и Кристьян [13] сообщили о полученных ими результатах динамического сжатия графита, которые в основном согласуются с результатами Де Карли и Джемисона. При давлении примерно 300 кбар графит низкой плотности значительно уплотняется, приближаясь к плотности алмаза, тогда как для графита высокой плотности соответствующее изменение плотности значительно меньше. В интервале давлений 40 - 60 Гн / м2 ( 400 - 600 кбар) образцы графита высокой плотности приобретают плотность алмаза. Для давлений выше 60 - 70 Гн / м2 ( 600 - 700 кбар) графит высокой плотности обнаруживает резкое увеличение плотности, примерно на 15 % выше плотности алмаза при том же самом давлении. [11]
В случае высокоориентированного графита ( разориентация блоков по оси с 0 8) зафиксирована четкая двух-волновая структура, соответствующая началу превращения в алмазную фазу при давлении 19 6 0 7 ГПа. В случае низкоориентированного графита ( угол разориентации 3 5) волновые профили скорости демонстрируют гораздо более медленное превращение, которое начинается при более высоком давлении, изменявшемся от опыта к опыту в пределах от 24 до 42 ГПа. Возможно, именно разориентация кристаллитов в образце при высокой локальности измерений являются причиной низкой воспроизводимости этих опытов. Плотность ударно-сжатого углерода при давлениях 25 - 50 ГПа оказалась на 5 % ниже плотности алмаза при соответствующих давлениях и температурах, что рассматривается как свидетельство превращения в разупорядоченную или искаженную алмазоподобную форму. [12]
Из рис. Х-1 видно, что наиболее устойчивой формой углерода при обычных условиях является графит. Теплота его сгорания ( до СО2) составляет 94 ккал / е-атом. У алмаза она равна 94 5, а у аморфного углерода 96 - 98 ккал / г-атом. Переход менее устойчивых форм в графит при обычных условиях не происходит, но выше 1500 С ( в отсутствие воздуха) он идет довольно быстро. Имеется указание на то, что из графита при 700 тыс. атм ( наложение в течение нескольких секунд) возникает новая твердая фаза, плотность которой выше плотности алмаза. Свойства ее пока неизвестны. [13]
В 1961 г. Олдер и Кристьян [13] сообщили о полученных ими результатах динамического сжатия графита, которые в основном согласуются с результатами Де Карли и Джемисона. При давлении примерно 300 кбар графит низкой плотности значительно уплотняется, приближаясь к плотности алмаза, тогда как для графита высокой плотности соответствующее изменение плотности значительно меньше. В интервале давлений 40 - 60 Гн / м2 ( 400 - 600 кбар) образцы графита высокой плотности приобретают плотность алмаза. Для давлений выше 60 - 70 Гн / м2 ( 600 - 700 кбар) графит высокой плотности обнаруживает резкое увеличение плотности, примерно на 15 % выше плотности алмаза при том же самом давлении. [14]
Страницы: 1