Nejtěžší minerál v přírodě

Se narodil v hloubi červeného obra, je součástí základních tuků, aminokyselin a cukrů, mohou tvořit milióny sloučenin s různými chemických prvků a v závislosti na struktuře je velmi odlišné mechanické vlastnosti. Měkká a křehká tužka a nejtvrdší diamantový minerál se skládají ze stejného stavebního materiálu - uhlíku. Co dělá diamant tak jedinečný? Kde se používá? Jaká je jeho hodnota?

Nezničitelný tepelný vodič

V řečtině slovo "diamant" znamená "nezničitelný". Již před obdobím starověku lidé věděli neuvěřitelnou sílu tohoto kamene. Ve starověku byly diamanty široce obchodovány v Indii a Egyptě. A na evropských územích se tento minerál dostal po kampaních Alexandra Velikého. Přinesl kameny jako magické artefakty. Starověcí Řekové říkali tomuto velmi tvrdému minerálu slzy bohů, které zasáhly zemi.

Tajemství neporazitelnosti kamene však samozřejmě není v mysticismu a ne v souvislosti s duchovním světem. Přesná struktura mřížky prvku ve tvaru tetrahedra a silná vazba mezi atomy uhlíku poskytují nejvyšší pevnost. Díky tomu totéž struktura diamantu je vynikající tepelný vodič. Například, kdyby to bylo možné, aby lžičku celého kusu diamantu, vy nebude moci míchat cukr v jejím horkým čajem, protože by to být spáleno ve stejnou dobu, jakmile lžíce by se dotkl vody varu.

Srovnání tvrdosti minerálů

Jak zjistit, který minerál je nejtěžší? Tuto otázku v devatenáctém století převzal talentovaný německý minerolog Karl Friedrich Moos. V roce 1811, vědec navrhl použít pro stanovení tvrdosti různých minerálů srovnávací měřítko. Skládá se z deseti položek, z nichž každá odpovídá určitému minerálu. První (mastek) je nejmalenější a druhý nejsilnější. Test se provádí experimentálně. V případě, že vzorek (např, stříbro) poškrábání fluorit, který je na stupnici se nachází na čtvrtém řádku, ale není poškozen omítka (měřítko standardní číslo dvě), znamená to, že stříbro má tvrdost na Mohsově stupnici 3.

Nejtěžší minerál je diamant. Je to desátá čára. A ačkoli byl Mohsův stolek uveden do oběhu již počátkem devatenáctého století, zůstává stále široce použitelný. Je však třeba připomenout, že tato tabulka není lineární. To znamená, že diamant pod desátým číslem nebude přesně dvakrát tak tvrdý jako apatit, který je pátý v tabulce. K určení absolutní hodnoty tvrdosti se používají další metody.

Od králů po pracovníky

Diamanty byly po dlouhou dobu výlučnou výsadou šperků. Nicméně, s rozvojem průmyslu, je tento nejvíce pevný minerál stále více zvažován nejen z obvyklé estetické stránky, ale také z pohledu jeho jedinečných fyzikálních vlastností. Nejprve se při výrobě nástrojů používají přírodní diamanty, které nejsou vystaveny tváření. Jedná se o kameny, které měly takové vady, že nebylo možné vyloučit klenotníka. Byly nazývány technickými diamanty.

Nastal čas a potřeba nástrojů s diamantovými řeznými a vrtacími okraji se zvýšila. Například ve stavebnictví je velmi poptávka diamantové vrtačky. Jejich výhoda oproti protějškům vyrobeným z tvrdých kovových slitin spočívá v tom, že když se používá diamantová vrtačka, v materiálu nejsou vytvořeny žádné mikrotrhlinky. Diamant snadno a čistě řeže jakýkoliv materiál, ať už je to kámen, beton nebo kov. Nedostatek mikrotrhlin je klíčem k trvanlivosti struktury. Navíc samotný proces práce je mnohem rychlejší, mnohem jednodušší a mnohem tišší.

Vycházíme z toho, že podle údajů za rok 2016 pouze v jednom Rusku existuje 1200 druhů různých nástrojů a vybavení, jejichž hlavní součástí je diamant.

Použití v medicíně

Nejtěžší minerál v přírodě je vhodný nejen pro zpracování hrubých a tvrdých hornin. Diamant je také nepostradatelný v lékařských nástrojích. Koneckonců, tenčí a přesnější řez tkání, tím lépe se tělo vyrovná s obnovou. A pro komplexní operace na životně důležitých orgánech hraje rozhodující roli šířka řezu a obecně rozhodující úlohu.

Navíc skalpel s tenkým diamantovým filmem na ostří zůstává ostrá po dlouhou dobu.

Vyhlídky v elektronice

Vývoj diamantových integrovaných obvodů se také aktivně rozvíjí. V nich se pro substrát používají drobné diamanty. Technika vyrobená touto metodou je odolnější vůči teplotním poklesům a velkému napětí. Více diamantů lze použít pro přenos dat do telekomunikací. Vlastnosti těchto krystalů umožňují současně vysílat signály různých frekvencí na stejném kabelu.

Nejtěžší minerál na Zemi pomáhá při průzkumu vesmíru

Také diamant je poptávka v chemickém průmyslu. Agresivní prostředí, které snadno poškozuje sklo, není absolutně strašné pro diamant. Fyzici používají krystaly k provádění experimentů v kvantové fyzice a průzkumu vesmíru.

Při vytváření optiky pro dalekohledy se stávají kritické požadavky na přesnost a spolehlivost materiálů. Zde do hry vstupuje nejtěsnější přírodní minerál, který má vynikající fyzikální a chemické parametry.

Syntéza diamantů

Při tak intenzivním požadavku na nejtvrdší drahocenný minerál vznikla otázka jeho umělé syntézy. Je třeba poznamenat, že žádné zásoby kamene nejsou schopné uspokojit rostoucí poptávku. A po dlouhých pokusech se vědci podařilo vytvořit analog analogového přírodního diamantu, který má všechny potřebné rysy. Do dnešní produkce umělé diamanty pro průmyslové potřeby se již stalo běžnou praxí.

Existuje několik technik pro syntézu tohoto minerálu. První je nejvíce přibližná k jeho formování v přírodním prostředí. Syntéza probíhá za použití ultra vysoké teploty a obrovského tlaku. Druhá technika vám umožní extrahovat diamant z páry. Používá se ve filmové technologii - na řezné hrany nástrojů jsou aplikovány krystaly s nejjemnějším povrchem. Zvláště tato metoda je v poptávce při výrobě chirurgických nástrojů. A třetí produkuje rozptyl malých krystalů pomocí detonace a rychlého chlazení.

Pokusy pokračovaly a byl syntetizován nitrid boru, který je o 20% tvrdší než přírodní diamant. Nicméně, zatímco tato látka je tak malá, že diamant tradičně nadále být považován za nejvíce pevné minerální.