ग्रेफाइट और हीरा: क्रिस्टल जाली और गुण। अलॉट्रोपिक पदार्थ: हीरा और ग्रेफाइट। ग्रेफाइट और हीरे का सूत्र

हर कोई नहीं जानता, लेकिन हीरा और ग्रेफाइट एक ही पदार्थ के दो रूप हैं। ये खनिज कठोरता और प्रकाश के अपवर्तन और प्रतिबिंब की विशेषताओं में एक दूसरे से पूरी तरह से अलग हैं। और मतभेद काफी महत्वपूर्ण हैं। हीरा दुनिया का सबसे कठोर खनिज है, मोह पैमाने पर यह एक मानक -10 है, जबकि इस पैमाने पर ग्रेफाइट की कठोरता केवल 2 है। इस प्रकार, हीरा और ग्रेफाइट दोनों दुनिया में सबसे समान और भिन्न पदार्थ हैं।

हीरे और ग्रेफाइट के क्रिस्टल जाली

उनमें से प्रत्येक कार्बन से आता है, जो बदले में जीवमंडल में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है। यह वातावरण और पानी दोनों में, जैविक वस्तुओं में मौजूद है। जमीन में यह तेल, गैस, पीट आदि की संरचना में मौजूद है। यह ग्रेफाइट और हीरे के भंडार के रूप में भी पाया जाता है।

जीवों में अधिकांश कार्बन। इसके अलावा, उनमें से कोई भी इसके बिना नहीं कर सकता। और ग्रह के अन्य हिस्सों में इस खनिज की उत्पत्ति को एक बार वहाँ रहने वाले जीवों की उपस्थिति से ठीक-ठीक समझाया गया है।

ग्रेफाइट और हीरे कहां से आए, इस सवाल के साथ बहुत सारे विवाद हैं, क्योंकि यह पर्याप्त नहीं है कि एक कार्बन है, यह भी आवश्यक है कि कुछ शर्तेंजिस पर यह रासायनिक तत्व एक नई संरचना ग्रहण करता है। यह माना जाता है कि ग्रेफाइट की उत्पत्ति कायांतरित है, और हीरे की आग्नेय है। इसका मतलब यह है कि ग्रह पर हीरे का निर्माण जटिल भौतिक प्रक्रियाओं के साथ होता है, सबसे अधिक संभावना ऑक्सीजन की उपस्थिति में दहन और विस्फोट के दौरान पृथ्वी की गहरी परतों में होती है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि मीथेन भी इस प्रक्रिया में शामिल है, लेकिन कोई निश्चित रूप से नहीं जानता है।

ग्रेफाइट और हीरे के बीच अंतर

मुख्य अंतर हीरा और ग्रेफाइट की संरचना है। हीरा एक खनिज है, कार्बन का एक रूप है। यह मेटास्टेबिलिटी की विशेषता है, जिसका अर्थ है कि यह अनिश्चित काल तक अपरिवर्तित रहने में सक्षम है। हीरा कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाता है, जैसे निर्वात में उच्च तापमान।

ग्रेफाइट भी कार्बन का एक रूपांतर है। इसकी संरचना खनिज को बहुत स्तरित बनाती है, इसलिए इसका सबसे आम उपयोग पेंसिल लीड के निर्माण में होता है।

वह परिघटना जिसमें एक ही रासायनिक तत्व द्वारा निर्मित पदार्थ भिन्न-भिन्न होते हैं भौतिक गुणएलोट्रॉपी कहा जाता है। अन्य समान पदार्थ हैं, लेकिन इन दो खनिजों में सबसे बड़ा अंतर है। इसमें निर्णायक भूमिका प्रत्येक खनिज के क्रिस्टल संरचना की संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा निभाई जाती है।

हीरे की सघन व्यवस्था के कारण परमाणुओं के बीच एक अविश्वसनीय रूप से मजबूत बंधन होता है। कोशिका के आसन्न परमाणुओं में एक घन का आकार होता है, जहाँ कण कोनों, चेहरों और उनके अंदर स्थित होते हैं। यह एक चतुष्फलकीय प्रकार की संरचना है। परमाणुओं की यह ज्यामिति सबसे सघन संगठन प्रदान करती है। इसीलिए हीरे की कठोरता इतनी अधिक होती है।

कार्बन की कम परमाणु संख्या, यह दर्शाती है कि परमाणु का एक छोटा परमाणु द्रव्यमान है और, तदनुसार, एक त्रिज्या, इसे ग्रह पर सबसे कठोर पदार्थ बनाती है। हालांकि, इसका मतलब स्थायित्व बिल्कुल नहीं है। हीरे को तोड़ना बहुत आसान है, बस उसे मारो। यह संरचना तापीय चालकता और हीरे के प्रकाश अपवर्तन के उच्च गुणांक की व्याख्या करती है।

ग्रेफाइट की संरचना पूरी तरह से अलग है। परमाणु स्तर पर, यह विभिन्न तलों में स्थित परतों की एक श्रृंखला है। इनमें से प्रत्येक परत षट्कोणीय है जो मधुकोश की तरह एक दूसरे से सटी हुई है। इस मामले में, केवल प्रत्येक परत के भीतर स्थित परमाणुओं में एक मजबूत बंधन होता है, और परतों के बीच का बंधन नाजुक होता है, वे व्यावहारिक रूप से एक दूसरे से स्वतंत्र होते हैं।

पेंसिल से ट्रेस ग्रेफाइट की वियोज्य परतें हैं। इसकी संरचना की ख़ासियत के कारण, ग्रेफाइट में एक अवर्णनीय उपस्थिति है, प्रकाश को अवशोषित करता है, विद्युत चालकता और धातु की चमक है।

ग्रेफाइट से हीरा प्राप्त करना

लंबे समय तक हीरा प्राप्त करना तकनीकी रूप से कठिन था, लेकिन आजयह इतना मुश्किल काम नहीं है। मुख्य समस्या कम समय में प्रयोगशाला में प्रक्रियाओं की पुनरावृत्ति है, जो प्रकृति में लाखों वर्षों तक चलती है। वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि ग्रेफाइट से हीरे के संक्रमण के लिए शर्तें थीं गर्मीऔर दबाव।

पहली बार किसी विस्फोट की मदद से ऐसी स्थितियां प्राप्त हुई थीं। विस्फोट है रासायनिक प्रक्रिया, जो उच्च तापमान और गति पर दहन होता है। उसके बाद, उन्होंने ग्रेफाइट के अवशेष एकत्र किए, और यह पता चला कि इसके अंदर छोटे-छोटे हीरे बन गए हैं। अर्थात्, परिवर्तन केवल खंडित रूप से हुआ। इसका कारण विस्फोट के भीतर ही पैरामीटर्स का फैलना है। जहां इस तरह के परिवर्तन के लिए परिस्थितियां पर्याप्त थीं, वहां ऐसा हुआ।

प्राकृतिक खुरदरा हीरा

इस तरह के मापदंडों ने हीरे के उत्पादन के लिए विस्फोटों को अप्रभावी बना दिया। हालाँकि, प्रयोग बंद नहीं हुए, लंबे समय तक वैज्ञानिकों ने किसी तरह इस खनिज को प्राप्त करने के लिए उनका संचालन करना जारी रखा। अधिक या कम स्थिर परिणाम तब प्राप्त हुआ जब उन्होंने ग्रेफाइट को दो हजार डिग्री के तापमान पर आवेगपूर्वक गर्म करने की कोशिश की। इस मामले में, अच्छे आकार के हीरे प्राप्त करना संभव था।

हालाँकि, ऐसे प्रयोगों ने एक और अप्रत्याशित परिणाम दिया। ग्रेफाइट के हीरे में बदलने के बाद, हीरे का ग्रेफाइट में रिवर्स संक्रमण दबाव में कमी के साथ हुआ, यानी ग्रेफाइटाइजेशन हुआ। इस प्रकार, केवल एक दबाव के साथ एक स्थिर परिणाम प्राप्त नहीं किया जा सका। फिर, दबाव में वृद्धि के साथ, ग्रेफाइट गर्म होने लगा। कुछ समय बाद, दबाव और तापमान की सीमा की गणना करना संभव हो गया, जिस पर हीरे के क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं। हालाँकि, इन विधियों ने अभी भी रत्न-गुणवत्ता वाले खनिज को प्राप्त करने की अनुमति नहीं दी है।

गहने बनाने के लिए उपयुक्त पत्थर प्राप्त करने के लिए, उन्होंने एक बीज का उपयोग करके हीरा उगाना शुरू किया। जैसा कि एक तैयार हीरे के क्रिस्टल का उपयोग किया गया था, जिसे 1500 डिग्री के तापमान तक गर्म किया गया था, जिसने पहले तेजी से और फिर धीमी वृद्धि को प्रेरित किया। हालाँकि, औद्योगिक पैमाने पर विधि का अनुप्रयोग लाभहीन था। फिर उन्होंने मीथेन को शीर्ष ड्रेसिंग के रूप में उपयोग करना शुरू किया, जो ऐसी परिस्थितियों में कार्बन और हाइड्रोजन में विघटित हो गया। यह वह कार्बन था जिसने काम किया, अगर मैं ऐसा कह सकता हूं, तो हीरे के चारे के रूप में, इसे बहुत तेजी से बढ़ने दिया।

इसलिए आज इस विधि का उपयोग बनाने के लिए किया जाता है कृत्रिम हीरे. हालांकि लागत प्रभावी, ऐसे पूरे मानव निर्मित खनिजों की लागत अधिक रहती है, जिससे वे हीरे के विकल्प की तुलना में कम लोकप्रिय हो जाते हैं।

खनिज जमा होना

हीरा 100 किमी की गहराई और 1300 डिग्री के तापमान पर पैदा होता है। किम्बरलाइट मैग्मा, जो किम्बरलाइट पाइप बनाता है, विस्फोटों के परिणामस्वरूप क्रिया में आता है। ये पाइप हीरों के प्राथमिक भंडार हैं। पहली बार अफ्रीकी प्रांत किम्बरली में इस तरह के पाइप की खोज की गई थी, इसलिए इसका नाम पड़ा।

सबसे प्रसिद्ध जमा भारत, रूस और दक्षिण अफ्रीका में हैं। प्राथमिक जमा सभी हीरे के खनन का 80% हिस्सा है।

प्रकृति में हीरा खोजने के लिए एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। जो पत्थर मिले हैं उनमें से अधिकांश अनुपयुक्त हैं गहने उत्पादन, क्योंकि उनमें बड़ी संख्या में दोष हैं, जिनमें दरारें, समावेशन, प्रतिदीप्ति के बाहरी रंग, और इसी तरह शामिल हैं। इसलिए, उनका आवेदन तकनीकी है। ऐसे पत्थरों को तीन श्रेणियों में बांटा गया है:

• बोर्ड - आंचलिक संरचना वाले पत्थर;
• बल्ला - पत्थर जिनमें गोल या नाशपाती के आकार का आकार होता है;
• कार्बनडो - काला हीरा।

हीरे बड़े आकारउत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ अपना नाम करते हैं। अलावा, उच्च कीमतपत्थर इसे कई लोगों के लिए वांछनीय बनाता है, जो "खूनी कहानी" की गारंटी देता है।

ग्रेफाइट का निर्माण तलछटी चट्टानों के परिवर्तन के परिणामस्वरूप होता है। मेक्सिको और मेडागास्कर में निम्न गुणवत्ता वाला ग्रेफाइट अयस्क पाया जा सकता है। क्रास्नोडार और यूक्रेन में सबसे प्रसिद्ध जमा हैं।

आवेदन

हीरे और ग्रेफाइट दोनों का उपयोग जितना लगता है उससे कहीं अधिक व्यापक है। हीरे के कई उपयोग हैं।

में आभूषण उद्योगहीरे का उपयोग केवल काटने में किया जाता है, जैसा कि आप जानते हैं, उन्हें ब्रिलियंट्स कहा जाता है। सभी खनन किए गए पत्थरों का केवल 20% ही गहनों के लिए उपयुक्त है, और बहुत कम उच्च गुणवत्ता वाले खनिज हैं।

हीरा दुनिया का सबसे महंगा रत्न है। मूल्य के संदर्भ में, माणिक की केवल कुछ प्रतियों की तुलना उनके साथ की जा सकती है। खनिजों का मूल्य कट, रंग, रंग और स्पष्टता से प्रभावित होता है। आम तौर पर, इनमें से कुछ विशेषताएं नग्न आंखों के लिए अदृश्य होती हैं, लेकिन परीक्षा के दौरान प्रकट होती हैं।

गहनों में हीरे का प्रयोग बहुत आम है। अक्सर वे एकमात्र पत्थर के रूप में कार्य करते हैं या उच्च गुणवत्ता वाले नीलम, माणिक, पन्ना के पूरक होते हैं। अधिकांश बार-बार उपयोगपत्थर - सगाई की अंगूठी।

तकनीकी क्षेत्र में, वे आमतौर पर दूसरे दर्जे का कच्चा माल लेते हैं, दोष के साथ या विभिन्न शेड्स. तकनीकी हीरों को कई उपश्रेणियों में बांटा गया है।

• एक निश्चित आकार के हीरे, जो बीयरिंग, ड्रिल टिप्स आदि के निर्माण के लिए उपयुक्त हैं;
• कच्चे पत्थर;
• कंकड़ दोषों के साथ, केवल बनाने के लिए उपयोग किया जाता है हीरा चिप्सऔर पाउडर।

उत्तरार्द्ध का उपयोग या तो बहुत छोटे भागों में या काटने और पीसने के उपकरण के निर्माण के लिए एक कोटिंग के रूप में किया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में, सुइयों का उपयोग किया जाता है, जो कच्चे क्रिस्टल होते हैं जिनमें स्वाभाविक रूप से एक तेज शीर्ष होता है, या एक ही शीर्ष के टुकड़े होते हैं। उद्योग में ड्रिलिंग रिग में भी हीरे होते हैं। इस खनिज की परतों का उपयोग माइक्रोक्रिस्किट, काउंटर आदि में किया जाता है, यह उच्च तापीय चालकता और प्रतिरोध के कारण होता है।

सभी औद्योगिक हीरों का लगभग 60% उपकरण में उपयोग किया जाता है। शेष 40% समान मात्रा में:

• जब ड्रिलिंग कुएं;
• प्रसंस्करण;
• गहनों के छोटे विवरणों में;
• पीस पहियों में।

में शुद्ध फ़ॉर्मग्रेफाइट का प्रयोग नहीं किया जाता है। यह आमतौर पर संसाधित होता है। सीसा उच्चतम गुणवत्ताएक पेंसिल रॉड के रूप में प्रयोग किया जाता है। ग्रेफाइट कास्टिंग में सबसे व्यापक अनुप्रयोग पाता है। यहां इसका उपयोग स्टील की चिकनी सतह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। इसके लिए इसका कच्चा रूप में उपयोग किया जाता है।

विद्युत कोयला उद्योग में, न केवल प्राकृतिक मूल के खनिज का उपयोग किया जाता है, बल्कि एक निर्मित भी होता है। उत्तरार्द्ध में गुणवत्ता और शुद्धता में उच्च एकरूपता है। उच्च वर्तमान चालकता इसे उपकरणों में इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए भी व्यापक रूप से उपयोग करती है। इसके अलावा, इसका उपयोग मोटर ब्रश के रूप में किया जाता है। धातु विज्ञान में, ग्रेफाइट का उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।

ग्रेफाइट की छड़ें, न्यूट्रॉन को धीमा करने की उनकी क्षमता के लिए, पहले परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग की जाती थीं। विशेष रूप से, यह ग्रेफाइट युक्तियों के साथ बोरॉन की छड़ें थीं जो चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में नियंत्रण-संरक्षण छड़ के रूप में काम करती थीं। समस्याओं में से एक जो बाद में दुर्घटना का कारण बनी, वह यह थी कि चेन रिएक्शन को बुझाने के लिए, न्यूट्रॉन को अवशोषित करना आवश्यक था, जिसके लिए बोरॉन जिम्मेदार था, न कि धीमा होना। इसलिए, जिस समय छड़ को रिएक्टर कोर में उतारा गया, उसकी ऊर्जा में अचानक वृद्धि हुई, जिसके कारण ओवरहीटिंग हुई। लेकिन वह कई कारणों में से सिर्फ एक था।

तो हीरा और ग्रेफाइट दो हैं विभिन्न खनिजआधार पर समान तत्व के साथ। उनकी संरचनाएं गुणों को अलग बनाती हैं, जो रुचि का है। उनमें से प्रत्येक अपने तरीके से सुंदर है और बहुत जटिल संरचनाओं और रोजमर्रा की वस्तुओं दोनों में बहुत व्यापक अनुप्रयोग है।

के लिए समान्य व्यक्तिहीरा और ग्रेफाइट दो पूरी तरह से अलग और असंबंधित तत्व हैं। हीरा इंद्रधनुषी रत्नों के साथ जुड़ाव पैदा करता है, अभिव्यक्ति "हीरे की तरह चमकती है" को याद किया जाता है। ग्रेफाइट कुछ ग्रे है जो आमतौर पर पेंसिल लीड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

यह विश्वास करना कठिन है कि दोनों खनिज प्रसंस्करण के विभिन्न रूपों के साथ एक ही पदार्थ हैं।

खनिजों की अवधारणा और मुख्य विशेषताएं

हीरा एक पारदर्शी क्रिस्टल होता है जिसका कोई रंग नहीं होता है और इसमें उच्च प्रकाश अपवर्तन विशेषताएँ होती हैं। खनिज के निम्नलिखित मुख्य गुण प्रतिष्ठित हैं:

प्रकृति कुछ आकार के हीरे और कई क्रिस्टलीय रूपों में उत्पन्न करती है, जो इसके कारण है आंतरिक संरचना. उच्चारण किए गए क्रिस्टल में सपाट चेहरों के साथ घन या टेट्राहेड्रॉन का आकार होता है। कभी-कभी आंखों के लिए अदृश्य कई वृद्धि और परिवर्तनों की उपस्थिति के कारण किनारों को उभरा हुआ लगता है।

हालाँकि कई लोग हीरे को दुनिया की सबसे टिकाऊ सामग्री मानते हैं, लेकिन विज्ञान एक ऐसे पदार्थ को जानता है जो हीरे की ताकत से 11% से अधिक बेहतर है - "हाइपरडायमंड"।

ग्रेफाइट धात्विक चमक वाला एक ग्रे-ब्लैक क्रिस्टलीय पदार्थ है। ग्रेफाइट की संरचना में एक स्तरित संरचना होती है, इसके क्रिस्टल में छोटी पतली प्लेटें होती हैं। यह एक बहुत ही नाजुक खनिज है, जैसा दिखता है उपस्थितिस्टील या कच्चा लोहा। ग्रेफाइट की ऊष्मा क्षमता कम होती है लेकिन उच्च गलनांक होता है। इसके अलावा, यह खनिज:

ग्रेफाइट स्पर्श करने के लिए चिकना होता है, और कागज पर स्वाइप करने पर निशान छोड़ देता है।यह इस तथ्य के कारण है कि क्रिस्टल जाली के परमाणु कमजोर रूप से बंधे होते हैं।

ग्रेफाइट और हीरे के बीच का अंतर, संरचनात्मक विशेषताएं और एक खनिज से दूसरे में संक्रमण की प्रक्रिया

हीरा और ग्रेफाइट एक दूसरे के संबंध में अलॉट्रोपिक खनिज हैं, अर्थात उनके पास है विभिन्न गुण, लेकिन हैं अलग - अलग रूपकार्बन। उनका मुख्य अंतर केवल क्रिस्टल जाली की रासायनिक संरचना में है।

हीरे की क्रिस्टल जाली में एक टेट्राहेड्रॉन का रूप होता है, जिसमें प्रत्येक परमाणु 4 और परमाणुओं से घिरा होता है और पड़ोसी टेट्राहेड्रॉन के शीर्ष पर होता है, जो मजबूत सहसंयोजक बंधों के साथ अनंत परमाणुओं का निर्माण करता है।

परमाणु स्तर पर ग्रेफाइट में हेक्सागोन्स की परतें होती हैं जिनमें कोने-परमाणु होते हैं। परमाणु केवल परतों के स्तर पर एक दूसरे से अच्छी तरह से जुड़े होते हैं, लेकिन परतों का आपस में मजबूत संबंध नहीं होता है, जो ग्रेफाइट को नरम और विनाश के लिए अस्थिर बनाता है। यह वह विशेषता है जो ग्रेफाइट से हीरा प्राप्त करना संभव बनाती है।

शारीरिक और रासायनिक गुणतालिका से हीरा और ग्रेफाइट स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं।

विशेषता
परमाणु जाली की संरचना	घन आकार	हेक्सागोनल
प्रकाश संचरण	प्रकाश अच्छी तरह से संचालित करता है	रोशनी नहीं आने देता
इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी	नहीं है	अच्छी विद्युत चालकता है
परमाणु बंधन	स्थानिक	समतल
संरचना	कठोरता और भंगुरता	लेयरिंग
अधिकतम तापमान जिस पर खनिज अपरिवर्तित रहता है	720 सेल्सियस	3700 सेल्सियस
रंग	सफेद, नीला, काला, पीला, रंगहीन	काला, भूरा, स्टील
घनत्व	3560 किग्रा / एम 3	2230 किग्रा / एम 3
प्रयोग	आभूषण, उद्योग	फाउंड्री, बिजली कोयला उद्योग।
मोहस कठोरता	10	1

हीरे और ग्रेफाइट का रासायनिक सूत्र एक ही है - कार्बन (C), लेकिन प्रकृति में निर्माण की प्रक्रिया अलग है।हीरा बहुत अधिक दबाव और तात्कालिक शीतलन पर होता है, जबकि ग्रेफाइट, इसके विपरीत, कम दबाव और उच्च तापमान पर होता है।

हीरा प्राप्त करने के निम्नलिखित तरीके हैं:

हीरे से ग्रेफाइट बनने की प्रक्रिया समान होती है। अंतर केवल दबाव और तापमान में है।

खनिज जमा होना

हीरे 1300 ̊С के तापमान पर 100 किमी से अधिक की गहराई पर स्थित हैं। ब्लास्ट वेव से, किम्बरलाइट मैग्मा क्रिया में आता है, तथाकथित किम्बरलाइट पाइप बनाते हैं, जो हीरे के प्राथमिक जमा होते हैं।

किम्बरलाइट पाइप का नाम अफ्रीकी प्रांत किम्बरली के नाम पर रखा गया है, जहां इसे पहली बार खोजा गया था। हीरे के भंडार वाली चट्टानों को किम्बरलाइट्स कहा जाता है।

सबसे प्रसिद्ध जमा अब भारत, दक्षिण अफ्रीका और रूस में हैं।सभी हीरों का 80% प्राथमिक जमा पर खनन किया जाता है, जिसमें किम्बरलाइट और लैम्प्रोइट पाइप शामिल हैं।

एक्स-रे खनन चट्टान में हीरा खोजने में मदद करते हैं। अधिकांश पाए गए पत्थरों का उद्योग में उपयोग किया जाता है, क्योंकि उनके पास गहनों के क्षेत्र के लिए पर्याप्त विशेषताएं नहीं हैं। औद्योगिक पत्थरों को 3 प्रकारों में बांटा गया है:

• बोर्ड - एक दानेदार संरचना के साथ छोटे पत्थर;
• बल्ला - गोल या नाशपाती के आकार के पत्थर;
• कार्बोनेडो एक काला पत्थर है जिसका नाम कोयले से समानता के कारण मिला है।

यह उत्सुक है कि सबसे बड़े और सबसे उत्कृष्ट हीरे को उनका अनूठा नाम मिलता है। उनमें से सबसे प्रसिद्ध हैं शाह, स्टार ऑफ मिनस, कोहिनूर, स्टार ऑफ द साउथ, प्रेसिडेंट वर्गास, मिनस गेरैस, इंग्लिश डायमंड ऑफ ड्रेसडेन आदि।

ग्रेफाइट का निर्माण तलछटी चट्टानों के परिवर्तन के परिणामस्वरूप होता है। मैक्सिकन, नोगिंस्क और मेडागास्कर ग्रेफाइट जमा कम गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट वाले अयस्क से समृद्ध हैं। कम आम, बोटोगोल और सीलोन प्रकार, उच्च ग्रेफाइट सामग्री में समृद्ध अयस्क द्वारा प्रतिष्ठित हैं। सबसे बड़ा ज्ञात जमा यूक्रेन और क्रास्नोडार क्षेत्र में स्थित हैं।

आवेदन की गुंजाइश

हीरा और ग्रेफाइट का उपयोग पहली नज़र में लगने की तुलना में कहीं अधिक व्यापक रूप से किया जाता है। हीरे ने निम्नलिखित क्षेत्रों में अपना आवेदन पाया है:

हीरे के उपयोग के प्रतिशत के रूप में ऐसा दिखता है:

1. उपकरण, मशीन के पुर्जे - 60%।
2. ग्राइंडिंग व्हील्स की फ्रेमिंग -10%।
3. वायर रीसाइक्लिंग -10%।
4. अच्छी तरह से ड्रिलिंग - 10%।
5. जेवर, छोटे भाग – 10%.

ग्रेफाइट के रूप में, यह व्यावहारिक रूप से अपने शुद्ध रूप में उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन पूर्व-उपचार के अधीन है, हालांकि विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न गुणवत्ता के ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है। स्टेशनरी पेंसिल के लिए उच्चतम गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है। इसने फाउंड्री उद्योग में अपना व्यापक अनुप्रयोग पाया है, जो स्टील के विभिन्न रूपों को एक चिकनी सतह प्रदान करता है। यहां लगभग अनुपचारित ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है।

विद्युत कोयला उद्योग, प्राकृतिक ग्रेफाइट के साथ, कृत्रिम रूप से निर्मित ग्रेफाइट का उपयोग करता है, जो इसकी विशेष शुद्धता और संरचना की स्थिरता के कारण भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विद्युत चालकता ने ग्रेफाइट को इलेक्ट्रोड के लिए एक सामग्री बना दिया बिजली के उपकरण. धातु विज्ञान में, इसका उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।

हीरा और ग्रेफाइट रचना में समान हैं, लेकिन अपने तरीके से अद्वितीय हैं। ग्रेफाइट के फायदे विभिन्न उद्योगउद्योग हीरे की तुलना में बहुत अधिक है।

हीरा, जिसे इसकी सुंदरता से प्रसन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, अर्थव्यवस्था के लिए अमूल्य है, आभूषण उद्योग में इसके उपयोग से भारी लाभ लाता है।

एक कठोर हीरा जो प्रकाश में खेलता है और एक अपारदर्शी, आसानी से छीलने वाला ग्रेफाइट लाक्षणिक रूप से भाई-बहन कहला सकता है। आखिरकार, दोनों की रासायनिक संरचना में एक ही तत्व है - कार्बन। आइए जानें कि एक सामान्य उत्पत्ति होने के कारण, ये खनिज एक दूसरे से इतने भिन्न क्यों हैं और हीरा ग्रेफाइट से कैसे भिन्न है।

परिभाषा

डायमंड- एक खनिज, जिसका आधार कार्बन है। यह मेटास्टेबिलिटी, यानी करने की क्षमता की विशेषता है सामान्य स्थितिअनिश्चित काल तक अपरिवर्तित रहते हैं। हीरे को विशिष्ट परिस्थितियों में रखना, जैसे कि वैक्यूम में उच्च तापमान, ग्रेफाइट में इसके संक्रमण की ओर जाता है।

डायमंड

सीसा- एक खनिज जो कार्बन के संशोधन के रूप में कार्य करता है। घर्षण के दौरान, गुच्छे पदार्थ के कुल द्रव्यमान से अलग हो जाते हैं। अधिकांश ज्ञात उपयोगग्रेफाइट - इससे पेंसिल लेड का निर्माण।

सीसा

तुलना

वह घटना जिसमें पदार्थों के गुण अलग-अलग होते हैं, लेकिन एक सामान्य रासायनिक तत्व द्वारा बनते हैं, एलोट्रॉपी कहलाती है। हालांकि, प्रकृति में, शायद, एक ही तत्व के ऐसे पूरी तरह से अलग अलॉट्रोपिक रूप नहीं हैं। हीरा और ग्रेफाइट के बीच अंतर क्या बताता है?

यहां प्रत्येक पदार्थ की क्रिस्टल संरचना की विशेषताएं निर्णायक भूमिका निभाती हैं। आइए बात करते हैं हीरे की। इसके परमाणुओं के बीच का बंधन अविश्वसनीय रूप से मजबूत है। यह जिस तरह से वे एक दूसरे के सापेक्ष स्थित हैं के कारण है। किसी पदार्थ के आसन्न परमाणु कोशिकाओं का एक घन आकार होता है। कण कोशिकाओं के कोनों में, उनके चेहरों पर और उनके अंदर स्थित होते हैं। इस प्रकार की संरचना को चतुष्फलकीय कहते हैं।

हीरा सेल

परमाणुओं की यह ज्यामिति उन्हें सबसे सघन संगठन प्रदान करती है, जिसके कारण हीरा कठोर हो जाता है, विरूपण के अधीन नहीं होता है। हालांकि, यह एक भंगुर पदार्थ है जो प्रभाव पर टूट सकता है। संरचना हीरे की उच्च तापीय चालकता और प्रकाश को अपवर्तित करने के लिए उसके क्रिस्टल की संपत्ति को भी निर्धारित करती है।

ग्रेफाइट की एक अलग संरचना है। परमाणु स्तर पर, इसमें विभिन्न विमानों में स्थित परतें होती हैं। प्रत्येक परत छत्ते की तरह एक दूसरे से सटे हुए षट्भुजों से बनी होती है। परमाणुओं के बीच का बंधन, जो षट्कोणों के शीर्ष हैं, प्रत्येक परत के भीतर ही मजबूत होता है। विभिन्न परतों में स्थित परमाणु व्यावहारिक रूप से एक दूसरे से स्वतंत्र होते हैं।

ग्रेफाइट संरचना

पेंसिल का निशान ग्रेफाइट की आसानी से वियोज्य परतें हैं। पदार्थ, इसकी संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, प्रकाश को अवशोषित करता है, बल्कि एक साधारण उपस्थिति (लेकिन एक धात्विक चमक के साथ) पर ले जाता है, और इसमें विद्युत चालकता होती है।

खनिजों के निहित गुण किसी विशेष क्षेत्र में उनकी उपयुक्तता निर्धारित करते हैं। उनके आवेदन के संबंध में हीरे और ग्रेफाइट में क्या अंतर है? शानदार हीरा आभूषण उत्पादन के लिए आदर्श है। और इस सामग्री की कठोरता से उच्च गुणवत्ता वाले ग्लास कटर, सुपर-मजबूत ड्रिल और अन्य लोकप्रिय उत्पाद बनाना संभव हो जाता है।

कई प्रक्रियाओं के दौरान ग्रेफाइट की छड़ें इलेक्ट्रोड की भूमिका निभाती हैं। कुचल ग्रेफाइट खनिज पेंट का हिस्सा है और स्नेहक के रूप में प्रयोग किया जाता है। और इस पदार्थ और मिट्टी के मिश्रण से धातुओं को पिघलाने के लिए विशेष कंटेनर बनाए जाते हैं।

हीरा, ग्रेफाइट और कोयला- सजातीय ग्रेफाइट परमाणुओं से मिलकर बनता है, लेकिन अलग-अलग क्रिस्टल जाली हैं।

संक्षिप्त विवरण: हीरा, ग्रेफाइट और कोयला

क्रिस्टल जाली ग्रेफाइटमजबूत बंधन नहीं होते हैं, वे अलग-अलग तराजू होते हैं और एक दूसरे पर फिसलने लगते हैं, कुल द्रव्यमान से आसानी से अलग हो जाते हैं। ग्रेफाइट का उपयोग अक्सर घर्षण सतहों के लिए स्नेहक के रूप में किया जाता है।

कोयलाग्रेफाइट के सबसे छोटे कण और कार्बन के समान छोटे कण होते हैं, जो हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन के संयोजन में होते हैं।

क्रिस्टल सेल डायमंडकठोर, कॉम्पैक्ट, उच्च कठोरता है।

हजारों सालों तक लोगों को इस बात का अंदाजा भी नहीं था कि इन तीनों पदार्थों में कुछ समानता है। ये सभी हाल की खोजें हैं।

कुदरत ने दोनों के रिश्ते का कोई संकेत नहीं दिया। कोयला जमा ग्रेफाइट के साथ कभी भी सह-अस्तित्व में नहीं रहा है। भूवैज्ञानिकों ने कभी भी अपनी जमा राशि में चमकदार हीरे के क्रिस्टल नहीं पाए हैं।

लेकिन समय अभी भी खड़ा नहीं है। 17वीं सदी के अंत में फ्लोरेंटाइन वैज्ञानिकों ने हीरे को जलाने में कामयाबी हासिल की थी। उसके बाद राख का एक छोटा सा ढेर भी नहीं बचा। 100 साल बाद अंग्रेजी रसायनज्ञ टेनेंट ने पाया कि जब समान मात्रा में ग्रेफाइट, कोयला और हीरा जलाया जाता है, तो उतनी ही मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड बनता है। इस अनुभव से सच्चाई का पता चला।

हीरा, ग्रेफाइट और कोयले का अंतर्रूपांतरण

तुरंत, वैज्ञानिकों को इस सवाल में दिलचस्पी थी: क्या कार्बन के एक एलोट्रोपिक रूप को दूसरे में बदलना संभव है? और इन सवालों के जवाब मिल गए हैं।
ऐसा पता चला कि डायमंडमें पूरी तरह चला जाता है ग्रेफाइट, अगर इसे वायुहीन अंतरिक्ष में 1800 डिग्री के तापमान तक गर्म किया जाता है।

अगर के माध्यम से कोयलाकुमारी बिजलीएक विशेष भट्टी में, यह 3500 डिग्री के तापमान पर ग्रेफाइट में बदल जाता है।

टर्निंग - ग्रेफाइट या कोयले को डायमंड में बदलना

तीसरा लोगों के लिए अधिक कठिन था परिवर्तन - ग्रेफाइट या कोयले को हीरा में. वैज्ञानिक लगभग सौ वर्षों से इसे लागू करने की कोशिश कर रहे हैं।

ग्रेफाइट से हीरा प्राप्त करें

पहला जाहिरा तौर पर था स्कॉटिश वैज्ञानिक गेनी. 1880 में उन्होंने अपने प्रयोगों की एक श्रृंखला शुरू की। वह जानता था कि ग्रेफाइट का घनत्व 2.5 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर और हीरे का 3.5 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर होता है। इसका मतलब यह है कि परमाणुओं के ढेर को संघनित करना आवश्यक है और ग्रेफाइट से हीरा प्राप्त करेंउसने तय किया।

उसने एक मजबूत स्टील गन बैरल लिया, इसे हाइड्रोकार्बन के मिश्रण से भर दिया, दोनों छेदों को मजबूती से बंद कर दिया और लाल गर्मी में चमकने लगा। विशाल, उस समय की अवधारणाओं के अनुसार, लाल-गर्म पाइपों में दबाव उत्पन्न हुआ।

एक से अधिक बार इसने हवाई बमों की तरह भारी-भरकम गन बैरल को तोड़ दिया। लेकिन फिर भी, कुछ हीटिंग के पूरे चक्र से बचे रहे। जब वे ठंडे हो गए, तो जेनियस ने उनमें कई काले, बहुत मजबूत क्रिस्टल पाए।

मुझे नकली हीरे मिले

गेनी ने फैसला किया।

कृत्रिम हीरा प्राप्त करने की विधि

गेनियस के 10 साल बाद फ्रांसीसी वैज्ञानिक हेनरी मोइसनकार्बन युक्त कच्चे लोहे को तेजी से ठंडा करने के अधीन किया। इसकी तुरंत कठोर सतह पपड़ी, शीतलन के दौरान आकार में कमी, आंतरिक परतों को राक्षसी दबाव के अधीन करती है।

जब मोइसन ने एसिड में कास्ट-आयरन न्यूक्लिओली को भंग कर दिया, तो उन्हें उनमें छोटे अपारदर्शी क्रिस्टल मिले।

मुझे एक और मिल गया कृत्रिम हीरा कैसे प्राप्त करें!

आविष्कारक द्वारा निर्णय लिया गया।

कृत्रिम हीरे की समस्या

एक और 30 साल बाद, कृत्रिम हीरे की समस्याअध्ययन करने लगा अंग्रेजी वैज्ञानिक पार्सन्स. उनके निपटान में उनके स्वामित्व वाले कारखानों के विशाल प्रेस थे। उसने तोप से सीधे दूसरे हथियार के थूथन में फायर किया, लेकिन उसने हीरे पाने का प्रबंध नहीं किया।

हालाँकि, पहले से ही दुनिया के कई विकसित देशों में संग्रहालयों में रखा गया है कृत्रिम हीरेविभिन्न आविष्कारक। और उन्हें प्राप्त करने के लिए काफी कुछ पेटेंट जारी किए गए हैं। लेकिन 1943 में, ब्रिटिश भौतिकविदों ने कृत्रिम रूप से प्राप्त हीरों की गहन जाँच की।

और यह पता चला कि उन सभी का असली हीरे से कोई लेना-देना नहीं है, सिवाय जिनी हीरे के। वे असली निकले। यह तुरंत एक रहस्य बन गया और आज भी एक रहस्य बना हुआ है।

ग्रेफाइट को हीरे में बदलना

बढ़त जारी रही। इसका नेतृत्व नोबेल पुरस्कार विजेता ने किया था अमेरिकी भौतिक विज्ञानी पर्सी ब्रिजमैन. लगभग आधी शताब्दी तक वे परे प्रौद्योगिकी के सुधार में लगे रहे उच्च दबाव.

और 1940 में, जब उनके पास प्रेस थे जो 450 हजार वायुमंडल तक दबाव बना सकते थे, उन्होंने प्रयोग करना शुरू किया ग्रेफाइट को हीरे में बदलना.

लेकिन वह यह परिवर्तन नहीं कर सके। ग्रेफाइट, राक्षसी दबाव के अधीन, ग्रेफाइट बना रहा। ब्रिजमैन समझ गया कि उसकी मशीन में क्या कमी है: गर्मी।

जाहिर है, भूमिगत प्रयोगशालाओं में जहां हीरे बनाए गए थे, उच्च तापमान ने भी भूमिका निभाई। उन्होंने प्रयोगों की दिशा बदल दी। वह ग्रेफाइट को 3 हजार डिग्री तक गर्म करने और 30 हजार वायुमंडल तक दबाव सुनिश्चित करने में कामयाब रहे। यह लगभग वही था जो अब हम जानते हैं कि हीरा परिवर्तन के लिए आवश्यक है।

लेकिन लापता "लगभग" ने ब्रिजमैन को सफलता हासिल करने की अनुमति नहीं दी। कृत्रिम हीरे बनाने का सम्मान उन्हें नहीं मिला।

पहला कृत्रिम हीरा

पहला कृत्रिम हीराप्राप्त हुए थे अंग्रेजी वैज्ञानिक बंडी, हॉल, स्ट्रॉन्ग और वेंट्रॉप 1955 में। उन्होंने 100 हजार वायुमंडल का दबाव और 5000 डिग्री का तापमान बनाया।

ग्रेफाइट में उत्प्रेरक जोड़े गए - लोहा, रम, मैंगनीज, आदि और तकनीकी कृत्रिम हीरे के पीले-भूरे रंग के अपारदर्शी क्रिस्टल ग्रेफाइट और उत्प्रेरक की सीमा पर दिखाई दिए। कुंआ, हीरा जाता हैहीरे के लिए ही नहीं, कारखानों और कारखानों में भी इसका उपयोग किया जाता है।

हालाँकि, कुछ समय बाद, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने पारदर्शी हीरे के क्रिस्टल प्राप्त करने का एक तरीका खोजा। ऐसा करने के लिए, अनुदान को 200,000 वायुमंडल के दबाव के अधीन किया जाता है, और फिर विद्युत निर्वहन द्वारा 5,000 डिग्री के तापमान तक गरम किया जाता है।

निर्वहन की छोटी अवधि - यह एक सेकंड के हजारवें हिस्से तक रहता है - स्थापना को ठंडा छोड़ देता है, और हीरे साफ और पारदर्शी होते हैं।

कृत्रिम हीरे का निर्माण

सोवियत वैज्ञानिक आए कृत्रिम हीरे का निर्माणअपने तरीके से। सोवियत भौतिक विज्ञानी ओ.आई. लीपुनसैद्धांतिक अध्ययन किया और उन तापमानों और दबावों को पहले से स्थापित किया, जिन पर ग्रेफाइट का हीरा परिवर्तन संभव है।

उन वर्षों में ये आंकड़े - यह 1939 में थे - आश्चर्यजनक लग रहे थे, जो प्राप्त करने योग्य सीमाओं से परे खड़े थे आधुनिक प्रौद्योगिकी: दबाव 50 हजार वायुमंडल से कम नहीं और तापमान 2 हजार डिग्री। और फिर भी, सैद्धांतिक गणना के चरण के बाद, प्रायोगिक डिजाइन और फिर औद्योगिक संयंत्र बनाने का समय आ गया था। और आज ऐसे कई उपकरण हैं जो कृत्रिम हीरे और अन्य, और भी कठिन पदार्थों का उत्पादन करते हैं। सामग्री की कठोरता में प्रकृति की उच्चतम उपलब्धि न केवल हासिल की गई है, बल्कि पहले ही अवरुद्ध हो चुकी है।

कार्बन के तीसरे परिवर्तन की खोज का इतिहास ऐसा है, जो आधुनिक तकनीक के लिए सबसे महत्वपूर्ण है।

हीरा कैसे अस्तित्व में आया

लेकिन कार्बन के हीरे के परिवर्तन के बारे में सबसे आश्चर्यजनक बात क्या है? यह वैज्ञानिक अभी भी नहीं समझ पाए हैं कि कैसे हीरा प्रकृति में उत्पन्न हुआ!

यह ज्ञात है कि केवल प्राथमिक हीरा जमा हैं किम्बरलाइट पाइप. ये कई सौ मीटर के व्यास वाले गहरे बेलनाकार कुएँ हैं, जो नीली मिट्टी - किम्बरलाइट से भरे हुए हैं, जिसके साथ कीमती पत्थरों को पृथ्वी की सतह पर लाया गया था।

हीरे के गहरे जन्म की परिकल्पना

सबसे पहले था हीरे के गहरे जन्म की परिकल्पना. इस परिकल्पना के अनुसार, लगभग 100 किलोमीटर की गहराई पर पिघले हुए मैग्मा से स्पार्कलिंग क्रिस्टल निकले और फिर मैग्मा के साथ दरारें और दोष धीरे-धीरे सतह पर आ गए।

खैर, 2-3 किलोमीटर की गहराई से, मैग्मा टूट गया और किम्बरलाइट पाइप बनाते हुए सतह पर आ गया।

विस्फोटक परिकल्पना

इस परिकल्पना को दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जिसे शायद कहा जाना चाहिए विस्फोटक परिकल्पना. वह नामांकित थीं एल. आई. लियोन्टीव, ए. ए. कडेमेकी, वी. एस. ट्रोफिमोव. उनकी राय में, हीरे पृथ्वी की सतह से केवल 4-6 किलोमीटर की गहराई में पाए जाते हैं।

और हीरे के निर्माण के लिए आवश्यक दबाव कुछ विस्फोटकों के कारण हुए विस्फोट से उत्पन्न होता है जो आसपास की तलछटी चट्टानों से मैग्मा द्वारा कब्जा कर ली गई गुहाओं में घुस गए हैं। यह तेल, कोलतार, दहनशील गैसें हो सकती हैं। परिकल्पना के लेखकों ने कई विकल्प प्रस्तावित किए रासायनिक प्रतिक्रिएंजिसके परिणामस्वरूप विस्फोटक मिश्रण बनते हैं और मुक्त कार्बन दिखाई देता है।

इस परिकल्पना ने हीरा परिवर्तन और विशाल दबाव दोनों के लिए आवश्यक उच्च तापमान की व्याख्या की। लेकिन उसने किम्बरलाइट पाइप की सभी विशेषताओं के बारे में नहीं बताया। यह साबित करना बहुत आसान था कि किम्बरलाइट पाइप की चट्टानें 20 हजार से अधिक वायुमंडल के दबाव में बनी थीं, लेकिन यह साबित करना असंभव है कि वे उच्च दबाव पर उत्पन्न हुईं।

आज, भूभौतिकीविदों ने काफी सटीक रूप से स्थापित किया है कि किन चट्टानों को कुछ दबावों और गठन के तापमान की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, हीरे के एक निरंतर साथी - खनिज पाइरोप - को 20 हजार वायुमंडल, हीरे - 50 हजार की आवश्यकता होती है। पाइरोप से अधिक, और हीरे की तुलना में कम, कोएसाइट, स्टिशोवाइट, पाईज़ोलाइट द्वारा दबाव की आवश्यकता होती है।

लेकिन न तो ये और न ही अन्य चट्टानें जिन्हें अपने गठन के लिए इतने उच्च दबाव की आवश्यकता होती है, किम्बरलाइट में नहीं पाई जाती हैं। यहाँ एकमात्र अपवाद हीरा है। ऐसा क्यों है? इस प्रश्न का उत्तर भूवैज्ञानिक और खनिज विज्ञान के डॉक्टर द्वारा तय किया गया था ईएम गैलिमोव.

क्यों, उन्होंने खुद से पूछा, 50,000 वायुमंडल का दबाव आवश्यक रूप से मेग्मा के पूरे द्रव्यमान की विशेषता होनी चाहिए जिसमें हीरे का निर्माण होता है? आखिर मैग्मा एक धारा है। इसमें बवंडर, और रैपिड्स, और हाइड्रोलिक झटके, और स्थानों में होने वाले गुहिकायन के बुलबुले संभव हैं।

गुहिकायन मोड में हीरे के जन्म की परिकल्पना

हाँ बिल्कुल गुहिकायन! यह आश्चर्यजनक रूप से अप्रिय घटना है जो हाइड्रोलिक्स के लिए बहुत परेशानी लाती है! एक हाइड्रोलिक टरबाइन के ब्लेड पर गुहिकायन हो सकता है यदि यह गणना की गई शासन की सीमाओं से थोड़ा आगे निकल गया हो। वही परेशानी हाइड्रोलिक ब्लेड पर पड़ सकती है, जो मजबूर मोड में बदल गई है।

गुहिकायन एक स्टीमशिप प्रोपेलर के ब्लेड को भी नष्ट कर सकता है, जैसे कि गति के लिए संघर्ष में अति-तनाव। यह नष्ट कर देता है, नष्ट कर देता है, क्षत-विक्षत कर देता है। हाँ, यह सबसे सटीक है: यह क्षत-विक्षत है! भारी शुल्क वाले स्टील्स, दर्पण पॉलिश सतहों के साथ चमकते हुए, ढीले झरझरा स्पंज में बदल जाते हैं।

यह ऐसा था मानो हजारों छोटे, निर्दयी और लालची मुंह धातु को उस स्थान पर फाड़ रहे हों जहां गुहिकायन ने उसे कुतर दिया था। हां, यहां तक ​​​​कि मुंह भी जो मिश्रित धातु के साथ "सख्त" होते हैं, जिससे फ़ाइल उछलती है! टर्बाइनों और पंपों की काफी कुछ दुर्घटनाएँ, भाप के जहाजों और मोटर जहाजों की मृत्यु गुहिकायन की उपस्थिति के कारण हुई। और सौ साल नहीं बीते, क्योंकि उन्हें पता चला कि यह क्या है - गुहिकायन।

लेकिन वास्तव में, यह क्या है? परिवर्ती अनुप्रस्थ काट के पाइप में प्रवाहित होने वाले द्रव प्रवाह की कल्पना करें। स्थानों पर, संकुचनों में, प्रवाह की गति बढ़ जाती है, जहाँ प्रवाह का विस्तार होता है, वहाँ प्रवाह की गति कम हो जाती है। उसी समय, लेकिन विपरीत नियम के अनुसार, तरल के अंदर दबाव बदल जाता है: जहां गति बढ़ जाती है, दबाव तेजी से गिर जाता है, और जहां गति कम हो जाती है, वहां दबाव बढ़ जाता है।

यह नियम सभी गतिमान द्रव्यों के लिए अनिवार्य है। यह कल्पना की जा सकती है कि एक निश्चित गति से, दबाव उस बिंदु तक गिर जाता है जिस पर तरल उबलता है, और इसमें वाष्प के बुलबुले दिखाई देते हैं। ओर से ऐसा लगता है कि गुहिकायन के स्थान पर तरल उबलने लगा, यह छोटे बुलबुले के सफेद द्रव्यमान से भर जाता है, यह अपारदर्शी हो जाता है।

यह ये बुलबुले हैं जो गुहिकायन की मुख्य समस्या हैं। गुहिकायन बुलबुले कैसे पैदा होते हैं और कैसे मरते हैं यह अभी भी अच्छी तरह से समझा नहीं जा सका है। यह ज्ञात नहीं है कि उनकी भीतरी सतह आवेशित है या नहीं। यह ज्ञात नहीं है कि बुलबुले में द्रव वाष्प का पदार्थ कैसा व्यवहार करता है। सबसे पहले, गैलिमोव को यह नहीं पता था कि किम्बरलाइट पाइप भरने वाले मेग्मा में गुहिकायन बुलबुले भी दिखाई दे सकते हैं या नहीं।

वैज्ञानिक ने गणना की। यह पता चला कि 300 मीटर प्रति सेकंड से अधिक मैग्मा प्रवाह दर पर गुहिकायन संभव है। पानी के लिए ऐसी गति प्राप्त करना आसान है, लेकिन क्या भारी, गाढ़ा, चिपचिपा मैग्मा उसी गति से प्रवाहित हो सकता है? फिर, गणना, गणना और लंबे समय से प्रतीक्षित उत्तर: हाँ, यह हो सकता है! उसके लिए 500 मीटर प्रति सेकेंड की रफ्तार संभव है।

आगे की गणना यह पता लगाने के लिए थी कि बुलबुले में तापमान और दबाव के आवश्यक मूल्यों को प्राप्त किया जाएगा - दबाव के 50 हजार वायुमंडल और तापमान के 1500 डिग्री। और इन गणनाओं ने सकारात्मक परिणाम दिए।

पतन के क्षण में बुलबुले में औसत दबाव दस लाख वायुमंडलों तक पहुंच गया! और अधिकतम दबाव दस गुना अधिक हो सकता है। इस बुलबुले में तापमान का मान 10 हजार डिग्री होता है। कहने की जरूरत नहीं है कि स्थितियाँ हीरा परिवर्तन की सीमा से बहुत आगे निकल चुकी हैं।

मान लीजिए कि हीरे के जन्म के लिए एक गुहिकायन बुलबुला जो स्थितियाँ बनाता है, वे बहुत ही अजीब हैं। तापमान और दबाव के अलावा, जो कभी-कभी इन बुलबुले की छोटी मात्रा में उत्पन्न होते हैं, झटके की लहरें वहां से गुजरती हैं, बिजली चमकती है - बिजली की चिंगारी भड़कती है।

गुहिकायन द्वारा ढके तरल के संकीर्ण खंड से ध्वनियाँ निकलती हैं। जुड़ते हुए, उन्हें एक प्रकार की भनभनाहट के रूप में माना जाता है, जो उबलते केतली से आती है। लेकिन यह ऐसी स्थितियाँ हैं जो उभरने के लिए आदर्श हैं हीरा क्रिस्टल. दरअसल, उनका जन्म वज्र और बिजली में होता है।

गुहिकायन बुलबुले के अंदर क्या हो रहा है, इसकी सरलीकृत तरीके से कल्पना करना और कई विवरणों को छोड़ना संभव है। यहाँ द्रव का दबाव बढ़ गया है, और गुहिकायन बुलबुला गायब होने लगता है। वे इसकी दीवारों के केंद्र में चले गए, और झटके की लहरें तुरंत उनसे दूर हो गईं। वे केंद्र की ओर एक ही दिशा में चलते हैं।

उनकी विशेषताओं के बारे में मत भूलना। सबसे पहले, वे सुपरसोनिक गति से चलते हैं, और दूसरी बात, यह एक अत्यंत उत्तेजित गैस को पीछे छोड़ देता है, जिसमें दबाव और तापमान दोनों में तेजी से वृद्धि हुई है।

हाँ, यह वही शॉक वेव है जो जलती हुई छत के एक टुकड़े के साथ चलती है और शांतिपूर्ण जलने को एक उग्र, सर्वनाश विस्फोट में बदल देती है। बुलबुले के केंद्र में, शॉक तरंगें यात्रा कर रही हैं विभिन्न दल, अभिसरण। इस मामले में, अभिसरण के इस बिंदु पर पदार्थ का घनत्व हीरे के घनत्व से अधिक होता है।

यह कहना मुश्किल है कि पदार्थ वहां क्या रूप प्राप्त करता है, लेकिन इसका विस्तार होना शुरू हो जाता है। साथ ही, उसे लाखों वायुमंडलों में मापे गए पीठ के दबाव को दूर करना होगा। इस विस्तार के कारण बुलबुले के केंद्र में पाया जाने वाला पदार्थ दसियों हजार डिग्री से केवल एक हजार डिग्री तक ठंडा हो जाता है।

परिचय

हमारे देश का हीरा उद्योग विकास के चरण में है, खनिजों के प्रसंस्करण के लिए नई तकनीकों की शुरूआत।

हीरे के पाए गए निक्षेपों को अपरदन प्रक्रियाओं द्वारा ही खोला जाता है। स्काउट के लिए, इसका मतलब है कि कई "अंधे" जमा हैं जो सतह पर नहीं आते हैं। आप उनकी उपस्थिति के बारे में ज्ञात स्थानीय चुंबकीय विसंगतियों के बारे में जान सकते हैं, जिसका ऊपरी किनारा सैकड़ों की गहराई पर स्थित है, और यदि आप भाग्यशाली हैं, तो दसियों मीटर। (ए। पोर्टनोव)।

पूर्वगामी के आधार पर, मैं हीरा उद्योग के विकास की संभावनाओं का न्याय कर सकता हूं। इसलिए मैंने विषय चुना - "हीरा और ग्रेफाइट: गुण, उत्पत्ति और महत्व"।

अपने काम में मैंने ग्रेफाइट और हीरे के बीच संबंध का विश्लेषण करने की कोशिश की। ऐसा करने के लिए, मैंने इन पदार्थों की कई दृष्टिकोणों से तुलना की। मैंने माना सामान्य विशेषताएँखनिज, उनके जमा के औद्योगिक प्रकार, प्राकृतिक और तकनीकी प्रकार, जमा का विकास, आवेदन के क्षेत्र, इन खनिजों का मूल्य।

इस तथ्य के बावजूद कि ग्रेफाइट और हीरा उनके गुणों में ध्रुवीय हैं, वे एक ही रासायनिक तत्व - कार्बन के बहुरूपी संशोधन हैं। बहुरूपी संशोधन, या बहुरूपी, ऐसे पदार्थ हैं जिनके पास समान है रासायनिक संरचनालेकिन अलग क्रिस्टल संरचना। कृत्रिम हीरे के संश्लेषण की शुरुआत के साथ, कार्बन के बहुरूपी संशोधनों के अध्ययन और खोज में रुचि तेजी से बढ़ी है। वर्तमान में, हीरे और ग्रेफाइट के अलावा, लोंसडेलाइट और चाओटाइट को मज़बूती से स्थापित माना जा सकता है। पहला वाला सभी मामलों में केवल हीरे के साथ घनिष्ठ अंतराल में पाया गया था और इसलिए इसे हेक्सागोनल हीरा भी कहा जाता है, और दूसरा ग्रेफाइट के साथ बारी-बारी से प्लेटों के रूप में होता है, लेकिन इसके तल के लंबवत स्थित होता है।

कार्बन के बहुरूपी रूपांतरण: हीरा और ग्रेफाइट

हीरा और ग्रेफाइट का एकमात्र खनिज बनाने वाला तत्व कार्बन है। कार्बन (सी) डीआई मेंडेलीव, परमाणु संख्या - 6, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान - 12.011 (1) के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के IV समूह का एक रासायनिक तत्व है। कार्बन अम्ल और क्षार में स्थिर होता है, यह केवल पोटेशियम या सोडियम डाइक्रोमेट, फेरिक क्लोराइड या एल्यूमीनियम के साथ ऑक्सीकृत होता है। कार्बन के दो स्थिर समस्थानिक हैं, C(99.89%) और C(0.11%)। कार्बन की समस्थानिक संरचना पर डेटा से पता चलता है कि यह विभिन्न मूल के हो सकते हैं: बायोजेनिक, गैर-बायोजेनिक और उल्कापिंड। कार्बन यौगिकों की विविधता, इसके परमाणुओं की एक दूसरे और अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ संयोजन करने की क्षमता के कारण विभिन्न तरीके, अन्य तत्वों के बीच कार्बन की विशेष स्थिति निर्धारित करता है।

हीरे की सामान्य विशेषताएं

जब "हीरा" शब्द तुरंत याद किया जाता है गुप्त कहानियाँखजाने की खोज के बारे में। एक बार, हीरे का शिकार करने वाले लोगों को यह भी संदेह नहीं था कि उनके जुनून की वस्तु क्रिस्टलीय कार्बन थी, जो कालिख, कालिख और कोयले का निर्माण करती है। यह पहली बार लेवोजियर द्वारा सिद्ध किया गया था। उन्होंने इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से इकट्ठी की गई आग लगाने वाली मशीन का उपयोग करके हीरे को जलाने पर एक प्रयोग किया। यह पता चला कि हीरा लगभग 850-1000 * C के तापमान पर हवा में जलता है, साधारण कोयले की तरह कोई ठोस अवशेष नहीं छोड़ता है, और 720-800 * C के तापमान पर शुद्ध ऑक्सीजन की धारा में जलता है। जब ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना 2000-3000 * C तक गर्म किया जाता है, तो यह ग्रेफाइट में बदल जाता है (यह इस तथ्य के कारण है कि हीरे में कार्बन परमाणुओं के बीच होमोपोलर बॉन्ड बहुत मजबूत होते हैं, जिससे बहुत अधिक गलनांक होता है।

हीरा एक रंगहीन, पारदर्शी क्रिस्टलीय पदार्थ है जो प्रकाश किरणों को अत्यंत प्रबलता से अपवर्तित करता है।

हीरे में कार्बन परमाणु sp3 संकरण की अवस्था में होते हैं। उत्तेजित अवस्था में, कार्बन परमाणुओं में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का ह्रास होता है और चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बनते हैं।

हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु टेट्राहेड्रॉन के शीर्ष पर केंद्र से दिशा में स्थित चार अन्य से घिरा हुआ है।

टेट्राहेड्रा में परमाणुओं के बीच की दूरी 0.154 एनएम है।

सभी बंधनों की ताकत एक ही है।

संपूर्ण क्रिस्टल एक एकल त्रि-आयामी ढांचा है।

20*C पर हीरे का घनत्व 3.1515 g/cm है। यह इसकी असाधारण कठोरता की व्याख्या करता है, जो चेहरों के साथ अलग है और अनुक्रम में घट जाती है: ऑक्टाहेड्रॉन - रोम्बिक डोडेकाहेड्रॉन - क्यूब। इसी समय, हीरे में पूर्ण दरार (ऑक्टाहेड्रोन के अनुसार) होती है, और इसकी झुकने और संपीड़ित शक्ति अन्य सामग्रियों की तुलना में कम होती है, इसलिए हीरा भंगुर होता है, एक तेज प्रभाव पर विभाजित होता है, और कुचलने पर अपेक्षाकृत आसानी से पाउडर में बदल जाता है। हीरे में सबसे अधिक कठोरता होती है। इन दो गुणों के संयोजन से इसे अपघर्षक और महत्वपूर्ण विशिष्ट दबाव पर काम करने वाले अन्य उपकरणों के लिए उपयोग करने की अनुमति मिलती है।

अपवर्तक सूचकांक (2.42) और हीरे का फैलाव (0.063) अन्य पारदर्शी खनिजों से कहीं अधिक है, जो अधिकतम कठोरता के साथ मिलकर एक कीमती पत्थर के रूप में इसकी गुणवत्ता निर्धारित करता है।

हीरे में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, सोडियम, मैग्नीशियम, एल्युमीनियम, सिलिकॉन, लोहा, तांबा और अन्य की अशुद्धियाँ आमतौर पर एक प्रतिशत के हज़ारवें हिस्से में पाई जाती हैं।

हीरा एसिड और क्षार के लिए बेहद प्रतिरोधी है, पानी से गीला नहीं होता है, लेकिन इसमें कुछ फैटी मिश्रणों का पालन करने की क्षमता होती है।

हीरे प्रकृति में अच्छी तरह से परिभाषित व्यक्तिगत क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टलाइन समुच्चय दोनों के रूप में पाए जाते हैं। सही ढंग से गठित क्रिस्टल फ्लैट चेहरों के साथ पॉलीहेड्रॉन की तरह दिखते हैं: एक ऑक्टाहेड्रोन, एक रोम्बिक डोडेकाहेड्रॉन, एक क्यूब और इन आकृतियों के संयोजन। बहुत बार, हीरे के फलक पर विकास और विघटन के कई चरण होते हैं; यदि वे आंखों के लिए अप्रभेद्य हैं, तो चेहरे घुमावदार, गोलाकार, ऑक्टाहेड्रॉइड, हेक्साहेड्रॉइड, क्यूबॉइड और उनके संयोजन दिखाई देते हैं। अलग आकारक्रिस्टल उनकी आंतरिक संरचना, दोषों के वितरण की उपस्थिति और प्रकृति के साथ-साथ क्रिस्टल के आसपास के वातावरण के साथ भौतिक-रासायनिक संपर्क के कारण होता है।

पॉलीक्रिस्टलाइन संरचनाओं में - बल्ला, कार्बोनाडो और बोर्ड।

बल्ला एक रेडियल रेडिएंट संरचना के साथ गोलाकार संरचनाएं हैं। कार्बोनैडो - 0.5-50 माइक्रोन के व्यक्तिगत क्रिस्टल के आकार के साथ क्रिप्टोक्रिस्टलाइन समुच्चय। बोर्ड स्पष्ट अनाज समुच्चय है। बलास और विशेष रूप से कार्बनडो में सभी प्रकार के हीरों की कठोरता सबसे अधिक होती है।

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ग्रेफाइट की सामान्य विशेषताएं

ग्रेफाइट एक धूसर-काले क्रिस्टलीय पदार्थ है जिसमें धात्विक चमक होती है, स्पर्श करने के लिए चिकना होता है, कठोरता में कागज से भी कम होता है।

ग्रेफाइट की संरचना स्तरित होती है, परत के अंदर परमाणु मिश्रित आयनिक-सहसंयोजक बंधों द्वारा और परतों के बीच अनिवार्य रूप से धात्विक बंधों से जुड़े होते हैं।

ग्रेफाइट क्रिस्टल में कार्बन परमाणु sp2 संकरण में होते हैं। बंध दिशाओं के बीच के कोण 120* हैं। परिणाम एक ग्रिड है जिसमें नियमित हेक्सागोन्स होते हैं।

जब हवा तक पहुंच के बिना गर्म किया जाता है, तो ग्रेफाइट 3700 * सी तक किसी भी बदलाव से नहीं गुजरता है। निर्दिष्ट तापमान पर, इसे पिघलने के बिना निष्कासित कर दिया जाता है।

ग्रेफाइट क्रिस्टल आमतौर पर पतली प्लेटें होती हैं।

कम कठोरता और बहुत सही दरार के कारण, ग्रेफाइट आसानी से कागज पर एक निशान छोड़ देता है, स्पर्श करने के लिए चिकना। ग्रेफाइट के ये गुण परमाणु परतों के बीच कमजोर बंधनों के कारण होते हैं। इन बांडों की ताकत की विशेषताएं ग्रेफाइट की कम विशिष्ट ताप क्षमता और इसके उच्च गलनांक की विशेषता हैं। नतीजतन, ग्रेफाइट में अत्यधिक उच्च अपवर्तनीयता होती है। इसके अलावा, यह बिजली और गर्मी को अच्छी तरह से संचालित करता है, कई एसिड और अन्य रसायनों के लिए प्रतिरोधी है, अन्य पदार्थों के साथ आसानी से मिश्रित होता है, घर्षण का कम गुणांक होता है, और उच्च चिकनाई और छिपाने की शक्ति होती है। यह सब आगे बढ़ा अद्वितीय संयोजनमहत्वपूर्ण गुणों के एक खनिज में। इसलिए, उद्योग में ग्रेफाइट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

खनिज समुच्चय और ग्रेफाइट संरचना में कार्बन सामग्री मुख्य विशेषताएं हैं जो गुणवत्ता निर्धारित करती हैं। ग्रेफाइट को अक्सर एक ऐसी सामग्री के रूप में जाना जाता है जो, एक नियम के रूप में, न केवल मोनोक्रिस्टलाइन है, बल्कि मोनोमिनरल भी है। मूल रूप से, उनका मतलब ग्रेफाइट पदार्थ, ग्रेफाइट और ग्रेफाइट युक्त चट्टानों और संवर्धन उत्पादों के कुल रूपों से है। ग्रेफाइट के अलावा, उनमें हमेशा अशुद्धियाँ (सिलिकेट, क्वार्ट्ज, पाइराइट, आदि) होती हैं। ऐसी ग्रेफाइट सामग्री के गुण न केवल ग्रेफाइट कार्बन की सामग्री पर निर्भर करते हैं, बल्कि ग्रेफाइट क्रिस्टल के आकार, आकार और पारस्परिक संबंधों पर भी निर्भर करते हैं, अर्थात। प्रयुक्त सामग्री की बनावट और संरचनात्मक विशेषताओं से। इसलिए, ग्रेफाइट सामग्री के गुणों का आकलन करने के लिए, ग्रेफाइट की क्रिस्टल संरचना की विशेषताओं और उनके अन्य घटकों की बनावट और संरचनात्मक विशेषताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है।

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