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Chemie der Diamanten: Eigenschaften und Typen

Diamant ist das härteste natürliche Material. Die Mohs-Härteskala. auf der Diamant eine ’10‘ und Korund (Saphir) eine ‚9‘ ist, bestätigt diese unglaubliche Härte nicht ausreichend, da Diamant exponentiell härter als Korund ist. Diamant ist auch die am wenigsten komprimierbare und steifste Substanz.

Diamant ist ein außergewöhnlicher Wärmeleiter. viermal besser als Kupfer – der Diamanten, die als „Eis“ bezeichnet werden, Bedeutung beimisst. Diamant hat eine extrem geringe Wärmeausdehnung, ist gegenüber den meisten Säuren und Laugen chemisch inert, ist vom fernen Infrarot bis zum tiefen Ultraviolett transparent und eines der wenigen Materialien mit negativer Austrittsarbeit (Elektronenaffinität). Eine Folge der negativen Elektronenaffinität ist, dass Diamanten Wasser abweisen, aber Kohlenwasserstoffe wie Wachs oder Fett leicht akzeptieren.

Diamanten leiten Elektrizität nicht gut, obwohl einige Halbleiter sind. Diamant kann brennen, wenn er in Gegenwart von Sauerstoff einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Diamant hat ein hohes spezifisches Gewicht; es ist angesichts des geringen Atomgewichts von Kohlenstoff erstaunlich dicht . Die Brillanz und das Feuer eines Diamanten sind auf seine hohe Dispersion und seinen hohen Brechungsindex zurückzuführen. Diamant hat das höchste Reflexionsvermögen und den höchsten Brechungsindex aller transparenten Substanzen.

Diamantedelsteine ​​sind gewöhnlich klar oder hellblau, aber farbige Diamanten, sogenannte „Phantasien“, wurden in allen Farben des Regenbogens gefunden. Bor. das eine bläuliche Farbe verleiht, und Stickstoff, der einen gelben Schimmer hinzufügt, sind übliche Spurenverunreinigungen. Zwei Vulkangesteine, die Diamanten enthalten können, sind Kimberlit und Lamproit. Diamantkristalle enthalten häufig Einschlüsse anderer Mineralien wie Granat oder Chromit. Viele Diamanten fluoreszieren blau bis violett, manchmal stark genug, um bei Tageslicht gesehen zu werden. Einige blau fluoreszierende Diamanten phosphoreszieren gelb (leuchten im Dunkeln bei einer Nachglühreaktion).

 

Art der Diamanten

Natürliche Diamanten

Natürliche Diamanten werden nach Art und Menge der darin enthaltenen Verunreinigungen klassifiziert.

  • Typ Ia – Dies ist die häufigste Art von natürlichem Diamant, der bis zu 0,3% Stickstoff enthält.
  • Typ Ib – Nur sehr wenige natürliche Diamanten sind dieser Typ (~ 0,1%), aber fast alle synthetischen Industriediamanten. Diamanten vom Typ Ib enthalten bis zu 500 ppm Stickstoff.
  • Typ IIa – Dieser Typ ist in der Natur sehr selten. Diamanten vom Typ IIa enthalten so wenig Stickstoff, dass er mit Infrarot- oder Ultraviolett-Absorptionsmethoden nicht leicht nachgewiesen werden kann.
  • Typ IIb – Dieser Typ ist auch in der Natur sehr selten. Diamanten vom Typ IIb enthalten so wenig Stickstoff (sogar niedriger als Typ IIa), dass der Kristall ein p-Halbleiter ist.

Synthetische Industriediamanten

Synthetische Industriediamanten haben das Verfahren der Hochdruck-Hochtemperatursynthese (HPHT) hervorgebracht. Bei der HPHT-Synthese werden Graphit und ein metallischer Katalysator unter hohen Temperaturen und Drücken in eine hydraulische Presse gegeben. Innerhalb weniger Stunden wandelt sich der Graphit in Diamant um. Die resultierenden Diamanten sind normalerweise einige Millimeter groß und zu fehlerhaft, um als Edelsteine ​​verwendet zu werden. Sie sind jedoch äußerst nützlich als Kanten an Schneidwerkzeugen und Bohrern und zum Komprimieren, um sehr hohe Drücke zu erzeugen. (Interessante Randnotiz: Obwohl Diamanten zum Schneiden, Schleifen und Polieren vieler Materialien verwendet werden, werden sie nicht zum Bearbeiten von Eisenlegierungen verwendet, da der Diamant aufgrund einer Hochtemperaturreaktion zwischen Eisen und Kohlenstoff sehr schnell abrieb.)

Dünnschichtdiamanten

Ein Verfahren, das als chemische Gasphasenabscheidung (CVD) bezeichnet wird, kann verwendet werden, um dünne Filme aus polykristallinem Diamant abzuscheiden. Die CVD-Technologie ermöglicht es, Maschinenteile verschleißfrei zu beschichten, Diamantbeschichtungen zu verwenden, um die Wärme von elektronischen Bauteilen abzuleiten, Fenster zu gestalten, die über einen weiten Wellenlängenbereich transparent sind, und andere Eigenschaften von Diamanten zu nutzen.

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