Es stammt aus den Tiefen roter Sternriesen, ist Bestandteil lebenswichtiger Fette, Aminosäuren und Kohlenhydrate, kann mit unterschiedlichen chemischen Elementen Millionen Verbindungen eingehen und hat je nach Struktur ganz unterschiedliche mechanische Eigenschaften. Der weiche und spröde Bleistiftstiel und der härteste Mineraldiamant bestehen aus dem gleichen Baustoff – Kohlenstoff. Was macht einen Diamanten so einzigartig? Wo wird es verwendet? Was ist sein Wert?
unzerstörbarer Wärmeleiter
In der Übersetzung aus dem Altgriechischen bedeutet das Wort "Diamant" "unzerstörbar". Schon vor der Antike wussten die Menschen um die unglaubliche Kraft dieses Steins. In der Antike wurden Diamanten in Indien und Ägypten weit verbreitet gehandelt. Und dieses Mineral kam nach den aggressiven Feldzügen Alexanders des Großen in die europäischen Weiten. Er brachte die Steine als magische Artefakte mit. Die alten Griechen nannten dieses härteste Mineral die Tränen der Götter, die auf die Erde gefallen sind.
Aber das Geheimnis der Unbesiegbarkeit des Steins liegt darin,schon gar nicht in der Mystik und nicht im Zusammenhang mit der geistigen Welt. Die klare Gitterstruktur des Elements in Form von Tetraedern und die starke Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen sorgen für höchste Festigkeit. Aufgrund der gleichen Struktur ist Diamant ein hervorragender Wärmeleiter. Wenn es zum Beispiel möglich wäre, einen Teelöffel aus einem einzigen Diamantstück zu machen, könntest du damit keinen Zucker in heißen Tee rühren, weil du dich verbrennen würdest, sobald der Löffel kochendes Wasser berührt.
Mineralhärtevergleich
Wie bestimme ich, welches Mineral am härtesten ist? Der begabte deutsche Mineraloge Karl Friedrich Moos hat sich im 19. Jahrhundert mit dieser Frage auseinandergesetzt. 1811 schlug der Wissenschaftler vor, anhand einer Vergleichsskala die Härte verschiedener Mineralien zu bestimmen. Es besteht aus zehn Punkten, von denen jeder einem bestimmten Mineral entspricht. Der erste (Talk) ist der weichste und der letzte der härteste. Die Überprüfung erfolgt experimentell. Wenn eine Probe (z. B. Silber) von Fluorit zerkratzt wird, das auf der vierten Zeile der Skala steht, aber nicht von Gips beschädigt wird (Skalenstandard Nummer zwei), dann hat Silber eine Härte von 3 auf der Mohs-Skala.
Das härteste Mineral ist Diamant. Er belegt den zehnten Platz. Und obwohl der Mohs-Tisch Anfang des 19. Jahrhunderts in Umlauf gebracht wurde, ist er immer noch weit verbreitet. Es sei jedoch daran erinnert, dass diese Tabelle nicht linear ist. Das bedeutet, dass eine Raute Nummer zehn nicht genau doppelt so hart sein wird. Apatit, der in der Tabelle an fünfter Stelle steht. Andere Methoden werden verwendet, um den Absolutwert der Härte zu bestimmen.
Von Königen zu Arbeitern
Diamanten waren lange Zeit ausschließlich Schmuckmeistern vorbeh alten. Mit der Entwicklung der Industrie wurde dieses härteste Mineral jedoch zunehmend nicht nur von der üblichen ästhetischen Seite betrachtet, sondern auch vom Standpunkt seiner einzigartigen physikalischen Eigenschaften. Bei der Herstellung von Werkzeugen wurden zunächst Naturdiamanten verwendet, die sich nicht schneiden ließen. Dies sind Steine, die solche Mängel aufwiesen, dass es unmöglich war, den Juwelier zu beseitigen. Sie wurden als technische Diamanten bekannt.
Im Laufe der Zeit stieg der Bedarf an Werkzeugen mit Diamant-Schneid- und Bohrschneiden. In der Bauindustrie beispielsweise sind Diamantbohrer sehr gefragt. Ihr Vorteil gegenüber Gegenstücken aus Hartmetalllegierungen besteht darin, dass sich beim Arbeiten mit einem Diamantbohrer keine Mikrorisse im Material bilden. Diamant schneidet einfach und sauber jedes Material, egal ob Stein, Beton oder Metall. Und das Fehlen von Mikrorissen ist der Schlüssel zur H altbarkeit der Struktur. Außerdem ist der Arbeitsprozess selbst viel schneller, spürbar einfacher und viel leiser.
Aufgrund dessen ist es nicht verwunderlich, dass nach den Daten für 2016 allein Russland 1200 Arten verschiedener Werkzeuge und Geräte herstellt, deren Hauptarbeitsteil Diamant ist.
Medizinische Anwendungen
Das härteste Mineral der Natur eignet sich nicht nur für den Einsatz in der Bearbeitung von Grob und HartRassen. Auch in medizinischen Instrumenten ist Diamant unverzichtbar. Denn je dünner und genauer der Schnitt des Gewebes ist, desto besser kommt der Körper mit der Genesung zurecht. Und bei komplexen Operationen an lebenswichtigen Organen spielt die Schnittbreite umso mehr eine entscheidende Rolle.
Außerdem bleibt das Skalpell mit einem dünnen Diamantfilm auf der Klinge lange scharf.
Perspektiven in der Elektronik
Auch die Entwicklung von integrierten Diamantsch altkreisen wird aktiv vorangetrieben. In diesen werden winzige Diamanten für die Unterlage verwendet. Mit dieser Methode hergestellte Geräte sind widerstandsfähiger gegen Temperaturänderungen und große Spannungsstöße. Diamanten können auch zur Datenübertragung in der Telekommunikation verwendet werden. Die Eigenschaften dieser Kristalle ermöglichen es Ihnen, Signale unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig über dasselbe Kabel zu übertragen.
Das härteste Mineral der Erde hilft bei der Weltraumforschung
Auch in der chemischen Industrie ist Diamant gefragt. Eine aggressive Umgebung, die Glas leicht beschädigt, ist absolut nicht schlimm für einen Diamanten. Physiker verwenden Kristalle, um Quantenphysik-Experimente und Weltraumforschung durchzuführen.
Bei der Herstellung von Teleskopoptiken werden die Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Materialien kritisch. Hier kommt das härteste natürliche Mineral ins Spiel, das über hervorragende physikalische und chemische Parameter verfügt.
Diamanten synthetisieren
Bei einer so intensiven Nachfrage nachdas härteste kostbare Mineral, stellte sich die Frage nach seiner künstlichen Synthese scharf. Beachten Sie, dass keine Vorräte an Steinen in der Lage sind, die ständig steigende Nachfrage zu befriedigen. Und nach langwierigen Experimenten gelang es den Wissenschaftlern, ein Analogon von Naturdiamant zu schaffen, das alle notwendigen Eigenschaften aufweist. Bis heute ist die Herstellung von künstlichen Diamanten für den industriellen Bedarf bereits gängige Praxis.
Es gibt mehrere Methoden zur Synthese dieses Minerals. Der erste kommt seiner Entstehung in der natürlichen Umgebung am nächsten. Die Synthese erfolgt bei ultrahoher Temperatur und enormem Druck. Die zweite Technik ermöglicht es Ihnen, den Diamanten aus dem Dampf zu extrahieren. Es wird in der Filmtechnik eingesetzt – Kristalle werden als dünner Film auf die Schneiden von Werkzeugen aufgetragen. Besonders gefragt ist dieses Verfahren bei der Herstellung von chirurgischen Instrumenten. Und der dritte erzeugt durch Detonation und schnelles Abkühlen eine Streuung kleiner Kristalle.
Experimente wurden fortgesetzt und Bornitrid wurde synthetisiert, das 20 % härter als natürlicher Diamant ist. Allerdings ist diese Substanz so klein, dass der Diamant traditionell als das härteste Mineral gilt.
