Синтез алмаза

Уравнение (15-7) представляет собой самое важное для химии следствие из первого закона термодинамики. Оно говорит о том, что теплота реакции, проводимой при постоянном давлении, является функцией состояния. Теплота реакции равна разности между энтальпией продуктов и энтальпией реагентов. Она не зависит от того, протекает ли на самом деле реакция в одну стадию Или в несколько последовательных стадий. С этим законом аддитивности теплот реакций мы уже познакомились в гл. 2, где он был сформулирован без доказательства, но теперь оно становится очевидным. В разд. 2-6 приводился пример с гипотетическим синтезом алмаза, где указывалось, что теплота образования алмаза из метана не зависит от того, получают ли алмаз непосредственно из метана или же метан сначала окисляется до СО2, а затем диоксид углерода используется для получения алмаза [c.22]

Наряду с получением алмаза под статическим давлением осуществлен синтез алмазов методом ударного сжатия графитовый образец сжимается в волне, образующейся при взрыве мощного заряда. Давление достигает примерно 30 ГПа, а температура, оцениваемая [c.134]

Твердый углерод в промышленности получают в форме сажи или технического углерода. Технический углерод можно применять для синтеза алмаза по схеме [c.174]

Уравнение интересующей нас реакции синтеза алмаза получается вычитанием уравнения (2-13) из уравнения (2-12) либо суммированием уравнения (2-12) с обращенным уравнением (2-13), а искомая теплота реакции определяется точно таким же способом [c.93]

Чтобы проиллюстрировать, как по теплотам образования веществ можно определить теплоту общей реакции, вернемся снова к гипотетической реакции синтеза алмаза, описываемой уравнением (2-15). Это уравнение можно получить суммированием уравнения (2-17) с удвоенным уравнением (2-18) и обращенным уравнением (2-16) [c.94]

Независимость энтальпии превращения от пути реакции можно проиллюстрировать при помощи схемы энергетического цикла, которая изображена на рис. 15-5 для нашего примера с синтезом алмаза. Первый закон термодинамики утверждает, что любой путь перехода между двумя состояниями (одностадийный или двухстадийный, как в данном цикле) при- [c.22]

Подбор условий для синтеза алмаза можно осуществить на основе термодинамического расчета указанного процесса и анализа диаграммы состояния, приведенной на рис. 41. [c.175]

Более того, найдены следы нефти в кимберлитовых трубках — тем самых, в которых природа осуществила синтез алмазов. Такие каналы взрывного разлома земной коры, образовавшиеся в результате прорыва глубинных газов и магмы, могут оказаться вполне подходящим местом и для образования нефти и газа. [c.25]

В настоящее время известны три метода синтеза алмазов [c.44]

Рациональное сочетание трех условий, необходимых для синтеза алмазов (температуры, давления и наличия определенной среды) лежит в основе методов производства синтетических алмазов при высоких статических давлениях, используемых во многих странах мира. [c.45]

Поскольку синтез алмазов протекает при высоких давлениях и температурах, то необходимо иметь надежные аппараты для твердофазного синтеза, в которых достаточно длительное время можно поддерживать и высокие давления, и температуры. Нужно уметь измерять такие давления и температуры, определять степень их однородности в реакционной зоне. [c.45]

Синтез алмазов проводится в специальных камерах, изготовленных из высокопрочных материалов. Такими материалами являются твердые сплавы на основе карбида вольфрама и кобальта. Подъем температуры в подобных аппаратах осуществляется пропусканием электрического тока [c.45]

Важным обстоятельством, сильно влияющим на характер протекания синтеза алмазов в камерах высокого давления с твердой средой, является возникновение градиентов температуры и давления в реакционной зоне, что усложняет технологию процесса. Истинная величина температуры может быть определена непосредственно в камере синтеза термопарой. В диапазоне температур до 930 С применяются платино-платинородиевая и для более высоких температур - вольфрам-рениевая термопары. [c.49]

Прямой синтез алмазов из углеродсодержащих веществ без добавки каких-либо способствующих образованию алмаза веществ (катализаторов, растворителей) протекает при очень высоких давлениях и температурах. При каталитическом синтезе удается снизить температуру и давление более чем в 2 раза (4,1 - 4,5 ГПа, 1150 - 1200 С), поэтому каталитический синтез алмазов сейчас является основным. Катализаторами являются марганец, хром, тантал, а также сплавы, образованные этими элементами с металлами, которые каталитически неактивны для данного процесса. Кроме того, катализаторами синтеза алмазов являются сплавы переходных элементов Ti, Zr, Hf, V, W, Мо, Nb с металлами Си, Ag, Au. Превращение графита в алмаз происходит при хорошем контакте между ним и жидким (расплавленным) металлом. [c.49]

В последние годы получены новые результаты, разработаны современные технологии и расширены области применения углеродных материалов на основе поликристаллических графитов мелкозернистые графиты, особочистые графиты, фафиты для тепловых узлов электропечей, тиглей, форм, кристаллизаторов для плавки и разливки металлов и сплавов, антифрикционные самосмазывающиеся химически стойкие материалы для узлов трения и уплотнительных систем, сырье для синтеза алмазов. [c.3]

Карбин как промежуточная фаза при синтезе алмаза из графита Новейшая фазовая диаграмма углерода. Второе открытие ЛЦУ. [c.19]

На основе полученных данных сделаны предположения о тесной связи процесса взаимодействия в системе металл - углерод с синтезом алмазов. [c.112]

Влияние добавок ультрадисперсного алмаза на условия синтеза алмаза при высоких давлениях и температурах [c.192]

Известно, что основными причинами, по которым не удается достичь теоретически рассчитанных параметров синтеза алмаза вблизи линии термодинамического равновесия при высоких давлениях, являются процессы, связанные с нуклеацией алмазных частиц и образованием критического зародыша роста. [c.192]

В этом смысле представляется интересным в практическом смысле исследование влияния добавок УДА на каталитический и прямой синтез алмаза в условиях высоких давлений. [c.192]

Для развития творческого мышления при обучении химии можно рекомендовать и использовать химические сочинения . Темы сочинений самые разнообразные описание химических объектов (вода, аммиак, метан, алмаз, графит), объяснение причин прохождения или неосуществимости процессов (синтез алмаза, синтез аммиака и т. п.), поиск проблем в заданных чис- [c.6]

Физическая химия веществ, находящихся под действием высокого давления, развивается в настоящее время чрезвычайно быстро, ибо за последние сто с небольшим лет высокое давление сделалось мощным методом воздействия на самые разнообразные свойства веществ. С помощью высокого давления получены весьма ценные результаты в физике, химии, геологии, а также осуществлены важнейшие процессы в промышленности синтез аммиака, полимеризация этилена, синтез алмаза и других сверхтвердых материалов и т. д. [c.5]

Из этих результатов видно, что с увеличением температуры синтеза алмаза приходится также увеличивать и давление. [c.129]

Затем была построена фазовая диаграмма углерода, имеющая фундаментальное значение для синтеза алмаза. На рис. 34 и рис. [c.132]

После осуществления синтеза алмаза значения равновесных давлений и температур были уточнены оказалось, что расхождение данных предварительного расчета и опытных составило очень небольшую величину. [c.132]

Впервые алмазы были получены в 1953 г. в Швеции, а через полтора года независимо в США. В СССР синтез алмазов был впервые осуществлен в 1959 г. [c.134]

Процесс синтеза алмаза в общих чертах протекает по следующей схеме. После создания в реакционной камере нужных давления и температуры, исходное вещество подвергают выдержке определенное время, которое для синтеза алмаза может варьироваться от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней, что связано с особенностями методики синтеза. По окончании реакции выключается нагрев, и вся реакционная масса охлаждается до комнатной температуры под очень высоким давлением. После этого давление снижается до атмосферного, а так как прореагировавшая масса при комнатной температуре, как указывалось, находится в области заторможенного процесса, то образовавшийся алмаз остается неизменным. Затем раскрывается аппарат и полученные алмазы извлекаются. [c.134]

По синтезу алмаза было проведено большое число работ, выяснены многие важные особенности этого процесса, но в целом еще отсутствует полное понимание природы этого чрезвычайно интересного и важного в практическом отношении явления. [c.134]

Вторая гипотеза, распадающаяся на ряд гипотез, рассматривает активирующее вещество как растворитель, обладающий определенными каталитическими свойствами. Эти каталитические свойства трактуются по-разному. Некоторые исследователи усматривают каталитический эффект в уменьшении поверхностной энергии на границе раздела алмаз — металл это уменьшение специфично для каждого металла. Другие полагают, что только те расплавленные вещества проявляют каталитическое действие по отношению к синтезу алмаза, в которых углерод находится в виде положительно заряженных ионов. Согласно расчетам положительно заряженный углерод имеет в растворе-расплаве парциальный молярный объем меньший, чем молярный объем графита, но больший молярного объема алмаза, т. е. [c.136]

Согласно мнению еще одной группы исследователей при синтезе алмазов под давлением б системе жидкий металл — углерод роль катализаторов сводится к образованию нестойких карбидов. Эти карбиды являются промежуточными соединениями и, распадаясь, дают алмаз. Предложено много формул для таких карбидов, проведены расчеты равновесий и, исходя из этого, сделаны попытки объяснить каталитическую роль каждого из примененных металлов или сплавов. В этой гипотезе требование, чтобы металл-катализатор был жидким, уже не является необходимым, так как наличие жидкой фазы только резко ускоряет процесс за счет высокой подвижности атомов металла и большей реакционной способности его по сравнению с твердым состоянием. [c.137]

Эксперименты, показавшие, что для синтеза алмаза оказываются благоприятными исходные вещества с четко выраженной графитной структурой, позволили предположить следующий механизм превращения. Основанием для этого механизма послужило кристаллографическое изучение структур графита и алмаза (рис. 36). [c.138]

Таким образом, исходя из условий равновесия, для получения aJfмaзa нужно высокое давление, причем необходимое давление увеличивается при повышении температуры. Однако при низкой температуре процесс превращения графита в алмаз идет с ничтожно малой скоростью. Синтез алмаза ведут при 1800 °С и ж6 ГПа, применяя катализаторы (расплавленные РеЗ, Та, N1 и др.), процесс длится несколько минут. Получаются небольшие (обычно до 0,5 мм) темные кристаллы алмазов, содержащие примеси (катализатор). Искусственные ювелирные алмазы получены, но пока они дороже природных. [c.356]

При этих давлениях равновесие смещено в сторону алмаза. Следовательно, при повышенных давлениях можно смещать равновесие в сторону алмаза, а повышение температуры позволит преодолеть кинетические препятствия синтезу алмаза и графита. В промышленных условиях в настоящее время синтезируют алмазы при повышенных давлениях и температуре из технического углерода. В работе Банди (Bundy F. Р. S ien e, 1962, р. 137, р. 1067) была построена диаграмма превращения углерода в различные модификации с использованием Р, 7-плоскости (см. рис. 41). [c.176]

Как уже было сказано выше, для синтеза алмазов используются ух. леродсодержащие материалы стеклоуглерод, кокс, синтетические смолы и, конечно, графит. Однако следует знать, что при синтезе алмазов исходное сырье обязательно проходит стадию графитации. Углеродсодержащее вещество до термообработки должно быть максимально однородным по химическому составу. Кроме того, распределение областей когерентного рассеяния (ОКР) по размерам должно быть достаточно узким. [c.45]

На практике в технологии синтеза алмазов используются определенные марки графита МПГ-6, ГМ-ОЗОСЧ, МГ-ОСЧ и т.д. В этом случае образуются алмазы с высоким выходом и хорошего качества. Качество синтезированных алмазов определяется их размерами и твердостью. [c.45]

Старченко И.М., Толкачев А.Н. Влияние добавок ультрадисперсного алмаза на условия синтеза алмаза при высоких давлениях и температурах ..........................................................................192 [c.16]

Было установлено, что при повыщении давления синтеза алмаза происходит измельчение кристаллитов алмаза и, при очень высоких давлениях ( 12ГПа), направление роста кристаллитов носит хаотический [c.156]

При освещении непрозрачных твердых тел импульсами лазерного света происходит мгновенный нагрев, испарение вещества, а при больших мощностях — образование плазмы. Таким образом, лазерное излучение может быть использовано для инициирования высокотемпературных и плазмохимических процессов, для испарения и разложения нелетучих веществ и пр. Так, при лазерном нагреве кремния и германия в атмосфере водорода и углерода в атмосфере хлора были получены 81Н4, ОеН4 и СС , соответственно. С помощью мощного лазерного излучения был осуществлен синтез разнообразных углеводородов из графита и водорода. При использовании обычных методов инициирования реакций подобные синтезы невозможны. С помощью лазерного излучения был осуществлен также синтез алмаза из графита. Для перехода графита в алмаз, как известно, необходимы высокие температуры и сверхвысокие давления. Такие условия могут быть [c.220]

Одним из самых ярких примеров процесса в конденсированных фазах под очень высоким давлением (твердое—твердое или твердое —жидкое) является синтез алмаза, который может быть осушествлен как химической реакцией, так и полиморфным переходом. Полиморфный переход с термодинамической точки зрения не отличается от мономолекулярной химической реакции. [c.124]

Другое возражение связано с вопросом гомогенного возникновения зародышей кристаллов алмаза из раствора-расплава. Ввиду того, что алмаз обладает огромной поверхностной энергией (большей, чем у всех других веществ), работа образования зародыша кристалла для него будет аномально велика. Строгие расчеты показывают, что вероятность флуктуативного возникновения алмазного зародыша ничтожно мала. Еще один экспериментальный факт показывает, что предложенный механизм кристаллизации не может быть общим. В подавляющем большинстве случаев синтез алмазов происходит при такой температуре, когда активирующее вещество (металл или его эвтектическая смесь с углеродом или соответствующим карбидом металла) начинает плавиться. Однако имеются четко поставленные опыты, в которых кристаллизация алмаза происходила, а активирующее вещество (например, тантал) было в твердом состоянии. [c.136]

Большое значение для понимания механизма синтеза алмаза имеют результаты опытов по изучению влияния структуры исходного улеродного вещества на процесс алмазообразования. Как исходное сырье, кроме графита, можно применять и другие углеродсодержащие вещества. В случае применения органических соединений или, например СО, сначала идет пиролиз исходного вещества, и выделяющийся углерод при высоких давлениях кристаллизуется в алмаз. Оказалось, что свойства исходного вещества очень сильно влияют на количество и качество получаемых кристаллов алмаза. Так, например, чистый углерод в виде линейных цепей из атомов (карбин) вообще не превращается в алмаз даже при очень высоких давлениях. [c.137]

Поскольку в присутствии катализаторов давление и температура синтеза алмаза сильно уменьшаются, высказаны гипотезы, каким образом металлы-катализато-ры облегчают перестройку одной структуры в другую. Одной из них является следующая. При высоких давлении и температуре из графита и металла-катализатора образуется металлографитовый комплекс, где атомы металла располагаются между углеродными сетками графита (этот комплекс можно представить как нестойкий карбид). Этот процесс может происходить как с твердым металлом, так и с жидким в последнем случае гораздо быстрее. Слдеует отметить, что термодинамическая устойчивость графита обусловлена главным образом делокализацией рг-электронов (с этим связана электронная проводимость графита) — остальные валентные электроны углерода (х, рх, ру) образуют устойчивую зр -гибридизированную конфигурацию. При отсутствии выигрыша энергии из-за делокализации электронов более выгодной с термодинамической точки зрения была бы тетраэдрическая 5р -гибридизированная конфигурация, т. е. конфигурация электронов в алмазе. Поэтому нарушение делокализации электронов в графите снижает его термодинамическую устойчивость. При внедрении атомов металла-комплексообразователя между углеродными слоями графита их внешние электроны (все металлы-катализаторы алмазного синтеза являются переходными металлами с недостроенными й-орбиталя-ми) взаимодействуют с делокализовакными электронами углерода, что уменьшает подвижность последних. Поэтому устойчивость структуры графита резко снижается. Высокое давление сближает плоские углеродные сетки, и становится возможным перекрывание орбиталей электронов у атомов углерода в соседних сетках (слоях). Это может привести к возникновению ковалентных связей между атомами в разных сетках, так как устой- [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология