Превращение - алмаз
Cтраница 1
Превращение алмаза в графит сопровождается выделением небольшого количества энергии, следовательно, обратной процесс - эндотермический. Отсюда можно сделать вывод, что, согласно принципу Ле Шателье, осуществлению перехода графит-алмаз должны способствовать высокое давление и высокая температура. Повышение температуры должно также увеличивать скорость перехода. Основная технологическая трудность на пути осуществления синтеза алмаза из графита состояла в том, что требовалось создать в реакционном пространстве одновременно высокую температуру и очень высокое давление, а при высоких температурах большинство материалов теряют прочность и не смогут удержать высокое давление. [1]
Превращение алмаза в графит может быть осуществлено при иагреве примерно до 1500 С, и это позволило предположить, что для обратного превращения при высоких давлениях необходимы температуры того же порядка. В 1941 г. при финансовой поддержке компаний Нортон и Дженерал электрик Бриджмен приступил к осуществлению проекта по синтезу алмазов при высоких температурах. Предварительно прокаленный при 3000 С графит помещали в специальный сосуд 1000-тонного пресса. Внутри цилиндра находился термит, используемый для реакции, создающей температуру до 3000 С в течение нескольких секунд одновременно с давлением в 30 000 атм. Опыты продолжались четыре года, но алмазы так и не были получены. Аппаратуру перевезли на завод компании Нортон, где ее использовали для продолжения экспериментов и других работ. [2]
Превращение алмаза в графит сопровождается выделением небольшого количества энергии, следовательно, обратной процесс - эндотермический. Отсюда можно сделать вывод, что, согласно принципу Ле Шателье, осуществлению перехода графит-алмаз должны способствовать высокое давление и высокая температура. Повышение температуры должно также увеличивать скорость перехода. Основная технологическая трудность на пути осуществления синтеза алмаза из графита состояла в том, что требовалось создать в реакционном пространстве одновременно высокую температуру и очень высокое давление, а при высоких температурах большинство материалов теряют прочность и не смогут удержать высокое давление. [3]
Однако скорость превращения алмаза в графит при температурах до 1300 К и атмосферном давлении практически равна нулю. При этих условиях, как показывают наблюдения над природными алмазами, последние могут сохраняться бесконечно долго. [4]
Отсюда видно, что превращение алмаза в графит при Т 298 К сопровождается скрытой теплотой превращения С ( алмаз) С ( графит) АЯ - 2 кДж / кмоль. [5]
Из этих данных следует, что для превращения алмаза в графит необходимо подвергнуть последний высокому давлению. При высокой температуре, необходимой для разрушения кристаллической структуры графита, и очень высоком давлении получают в настоящее время алмазы из графита. [6]
Изобразите на рис. 155 скомбинированную энергетическую диаграмму превращения алмаза, графита и кислорода в углекислый газ, показав, что алмаз имеет... [7]
 |
Диаграмма состояния углерода. [8] |
Следовательно, согласно диаграмме состояния углерода повышение температуры способствует превращению алмаза в графит как вещества с более рыхлой и менее симметричной структурой. [9]
Наиболее устойчивая модификация углерода - графит, но энергия активации превращения алмаза в графит велика. Поэтому алмаз устойчив при обычных условиях. Так как алмаз является более плотной модификацией, увеличение давления повышает в соответствии с принципом Ле Шателье устойчивость алмаза по сравнению с графитом. [10]
Термодинамически стабильной является кубическая модификация алмаза, которая при достаточно высоких давлениях стабильней графита и может существовать при низких давлениях в метастабильном состоянии. Превращение алмаза в графит происходит с изменением первой координационной сферы атома углерода и типа химической связи, чем обусловлены высокий энергетический барьер превращения и низкая скорость процесса. Лонсдейлит является метастабильной модификацией углерода. При высоком давлении он превращается в кубический алмаз, при низких - в графит. В работе208 детально описаны процессы фазовых превращений данных углеродных модификаций. [11]
При комнатной температуре и атмосферном давлении стабильной модификацией является графит, а алмаз - нестабильная модификация. Однако скорость превращения алмаза в графит чрезвычайно мала и алмаз существует при обычных условиях в виде вполне устойчивой модификации. [12]
Как известно, твердый углерод имеет две кристаллические модификации - графит и алмаз, резко отличающиеся по своим физическим свойствам. Из рис. 6 - 5 видно, что при обычных условиях ( атмосферное давление) устойчивой модификацией является графит; алмаз же при обычных условиях находится в метастабильном состоянии и сравнительно легко превращается в графит при высоких температурах, при обычных же температурах процесс превращения алмаза в графит идет с совершенно ничтожной скоростью, так что практически алмаз сохраняет свою кристаллическую структуру сколь угодно долго. [13]
В Справочнике приведены термодинамические свойства двух аллотропных кристаллических модификаций элементарного углерода - графита и алмаза. При обычном давлении и температуре термодинамически равновесной модификацией углерода является графит, принимаемый за стандартное состояние углерода. Однако превращение алмаза в графит ( графитация) начинает происходить с заметной скоростью только при температурах выше 1300 К. [14]
Графит термодинамически устойчив в широком интервале тем-рератур и давлений, в частности при обычных условиях. В связи с этим при расчетах термодинамических величин в качестве стандартного состояния углерода принимается графит. Однако скорость превращения алмаза в графит становится заметной лишь при температурах выше 1000 С; при 1750 С превращение алмаза в графит происходит быстро. [15]
Страницы: 1 2