理論的には、ダイヤモンドは永遠に続く.化学的に、彼らはしません。グラファイトはより安定した形の炭素であるため、ダイヤモンドは最終的にグラファイトに変化しますが、話はそれだけではありません.
「ダイヤモンド」という言葉の語源は、ギリシャ語の adamas、 に由来します。 これは「不屈の、無敵の」という意味です。紀元前 4 世紀に初めて発見された、世界で最も価値のあるダイヤモンドのいくつかは年代測定されており、1 億から 数十億 も形成されていることがわかっています 何年も前。これらの永遠のダイヤモンドを所有するために、人間は裏切りに他なりません (参照 :アフリカの血のダイヤモンド).
輝かしい岩のためのこのすべての血と栄光…それは実際には征服不可能でも無敵でもありません.
はい、ダイヤモンドは永遠ではありません。代わりに、想像できる最もクールなありふれた物体であるグラファイトに変身することができます。はい、あなたの鉛筆にあるのと同じグラファイトです。
一方、ダイヤモンドは単純に燃焼して二酸化炭素になります。
では、なぜダイヤモンドはグラファイトに変化したり燃えたりするのでしょうか?では、ダイヤモンドは実際にどれくらい長持ちするのでしょうか?
ダイヤモンドは永遠ではありません。
(ネタバレ注意:結婚指輪のダイヤモンドには問題はありませんが、金属をカットするために使用するダイヤモンドには問題はありません。)
ダイヤモンドは炭素の同素体です
単独では、炭素は単に炭素であり、原子番号 6 の元素であり、非金属です。
しかし、炭素が他の炭素原子と結合すると、それぞれが固有の特性を持つ無数の構造を作り出すことができます。これらの異なる形態は同素体と呼ばれます。
同素体は、炭素、ケイ素、リンなどの非金属元素 (6 つの同素体がある) の特殊性です。
ただし、炭素には原子価があるため、多くの同素体があります。炭素には、化合物を作成するために他の元素と共有できる 4 つの利用可能な電子があります。この原子価により、他の炭素原子と結合したときに異なる構造に変形する独自の柔軟性が得られます。
ダイヤモンドは八面体構造をとっており、個々の炭素原子が 4 つの他の炭素原子と結合して、一種の三面ピラミッド構造になっています。
ダイヤモンドの最上部の炭素結合が三面ピラミッドのように見えることに注目してください。 (写真提供:Inna Bigun/Shutterstock)
他の炭素同素体は、シート (グラファイトとグラフェン)、球体 (バックミンスターフラーレン)、さらにはいくつかの奇妙なナノ構造を形成します。
炭素の最も安定な同素体はダイヤモンドではなくグラファイトです
ダイヤモンドの四面体構造は人類に知られている最も硬い物質ですが、炭素の最も安定した形ではありません.
そのタイトルはグラファイトに行きます.
ご覧のとおり、ダイヤモンドは炭素の準安定構造です。化学における準安定とは、構造が特定の条件下で多かれ少なかれ安定していることを意味しますが、さらに安定した状態が存在します。
一般的な類推は、谷を転がり落ちるボールを考えることです。ボールが最も安定する場所は、谷の底です (下の写真の深い谷からわかるように)。
ここで、ボールが小さな井戸 (ボールが見える小さな谷) にはまってしまうと想像してください。
小さい方の井戸ではボールは安定していますが、井戸は谷の底よりも高いため、これは最も安定した状態ではありません。ただし、ボールを井戸から出して谷の底に移動させる作業が行われない限り、ボールはそこに残ります。
化学物質の安定性の表現。
当社のダイヤモンドは井戸の中にあるボールのようなものですが、グラファイトは谷の底にあるボールです。
化学的に言えば、ダイヤモンドは井戸にしっかりと閉じ込められているため動力学的に安定していますが、適切な条件が与えられれば、より安定した形のグラファイトに変換できるため、熱力学的には不安定です。
では、なぜダイヤモンドはグラファイトに変換されないのでしょうか?
では、もっと安定した形があるとすれば、地球上のすべてのダイヤモンドがグラファイトにならなかったのはなぜでしょうか?それには 2 つの理由があります。
まず、ダイヤモンドは地球上に存在する状態で安定しています。さらにグラファイトは、地球上でダイヤモンドよりも数電子ボルトだけ安定しています。ダイヤモンドとグラファイトの安定性の違いはそれほど大きくありません.
第二に、ダイヤモンドをグラファイトに変換するのに必要なエネルギーが大きい.
言い換えれば、ダイヤモンドを井戸から取り出して谷の底に落とし、そこでグラファイトに変えるのに必要なエネルギーは非常に大きい.
化学者と地質学者は、過去にダイヤモンドをグラファイトに変換しようとしました。彼らは、ダイヤモンドを圧子 (基本的にはダイヤモンドを突き刺すための先のとがったもの) で圧縮すると、圧子と接触するダイヤモンドの表面がグラファイトに変化することを発見しました。
ダイヤモンドをつぶすのが好みでない場合、科学者は低圧と非常に高い温度 (摂氏 1500 ～ 1900 度以上) でうまくいくことも発見しました。混合物に鉄を加えると、プロセス (黒鉛化と呼ばれる) がさらに促進されます。
ダイヤモンドにも弱点があります
ただし、グラファイトに変換する場合は、ダイヤモンドを高圧にさらさないでください。ダイヤモンドはグラファイトよりも高圧下で安定しており、地球のマントルで形成されます (一部の小惑星でも!)。ただし、特定の条件下では、高圧下でもダイヤモンドがグラファイトに変化する場合があります。
ダイヤモンドの寿命は?
上で説明したことを考えると、婚約指輪や英国女王の王冠にあるダイヤモンドはおそらく永遠に続くでしょう.
ただし、特に鉄製のものをカットまたは研磨するためのツールとしてダイヤモンドを使用している場合は、注意を払う必要があるかもしれません.
鉄と接触しているダイヤモンドの部分 (またはダイヤモンドが切断している他のもの) は、グラファイトに変換するのに十分なほど加熱される可能性があります。何かをカットするたびにダイヤモンドのごく一部がグラファイトに変わる場合、ダイヤモンドは最終的に完全にグラファイトに変わります.
または、虫眼鏡と太陽だけでダイヤモンドを燃やすこともできます.自然主義者のジュゼッペ・アヴェラーニとフィレンツェの医師チプリアーノ・タルジョーニの 2 人が 1694 年にまさにそれを行いました。彼らは虫めがねを取り、太陽光をダイヤモンドに集中させましたが、目の前で石が消えるのを見るだけでした!
科学者は筋金入りになる可能性があります
ダイヤモンドがいかに簡単に操作できるか、貴重なダイヤモンドと鉛筆のグラファイトを区別することがいかに少ないかを知ることで、この世界で価値があり大切にされているものを再評価する必要があります!
