Алмаз превращение

Существенные изменения претерпевает вещество при высоких внешних давлениях. Так, при давлениях порядка 10 —10 Па уменьшаются расстояния между атомами в кристаллической решетке, разрушаются химические связи. При этом создаются условия для возникновения новых связей, соответствующих более плотной кристаллической структуре вещества. Широко известными примерами подобного рода полиморфных превращений при сверхвысоком давлении является переход графита в алмаз, нитрида бора в боразон, кварца в новую модификацию (стишовит) с плотностью, на 60% большей, чем у природного кварца, и др. В настоящее время возможность таких полиморфных превращений начинает широко использоваться в технике для получения синтетических твердых и сверхтвердых веществ. [c.124]

Рентгеновские лучи, гамма-лучи, поток нейтронов и другие излучения большой энергии также вызывают в веществе глубокие физикохимические изменения и инициируют разнообразные реакции. Так, при действии ионизирующих излучений кислород образует озон алмаз превращается в графит оксиды марганца выделяют кислород из смеси азота и кислорода или воздуха образуются оксиды азота в присутствии кислорода ЗОг переходит в 50з происходит разложение радиолиз) воды, в результате которого образуются молекулярные водород, кислород и перекись водорода. Возникающие при радиолизе свободные радикалы (-Н, -ОН, -НОз) и молекулярные ионы ( НзО , -НзО ) способны вызывать различные химические превращения растворенных в воде веществ. [c.203]

Рис. 41. Фазовая диаграмма превращения углерода при изменении Р к Т I — графит-f метастабильный алмаз И, III, IV —алмаз (II —область, исследованная с катализатором III — алмаз+метастабильный графит IV —

Закон Гесса часто используют для определения тепловых эффектов, которые трудно или невозможно измерить непосредственно. Например, зная тепловые эффекты сгорания алмаза и графита в кислороде, можно рассчитать тепловой эффект превращения [c.48]

Для твердых тел чаще более характерны смешанные виды связи. Известно, что ионная и ковалентная связи, а также ковалентная и металлическая не имеют резкого разграничения и может наблюдаться переход от одного вида связи к другому. Так, упрочнение металла в результате пластической деформации и легирования объясняется превращением металлической связи в ковалентную. При деформации в металлах появляются области высокой прочности и малой пластичности, приближающиеся по своим свойствам к типичным веществам, обладающим ковалентной связью (алмазу). [c.10]

НЫХ И более твердых модификаций вещества, например превращение графита в алмаз (с. 394), нитрида бора в боразон (с. 440) и т. д. [c.204]

Из приведенного примера видно, что при помощи закона Гесса можно вычислить теплоту какой-либо реакции без ее непосредственного измерения, если известны теплоты реакций, комбинированием которых она может быть представлена. Это важно для таких реакций, которые трудно осуществить в калориметре. Например, практически невозможно измерить теплоту превращения графита в алмаз — процесса, осуществляемого в настоящее время в промышленных масштабах. Однако можно с большой точностью определить теплоты сгорания графита и алмаза с образованием углекислого газа и по ним вычислить теплоту превращения. Теплоты сгорания графита и алмаза равны 94,052 и 94,505 ккал соответственно. Запишем термохимические уравнения этих реакций [c.22]

Известно, что СО2 получается и при горении графита и при горении алмаза. Значит можно получить СОа из алмаза, а можно представить, что сначала алмаз превращен в графит, а затем сжиганием графита получен СОа- [c.93]

Графит термодинамически устойчив в широком интервале температур и давлений, в частности при обычных условиях. В связи с этим при расчетах термодинамических величин в качестве стандартного состояния углерода принимается графит. Алмаз термодинамически устойчив лишь при высоких давлениях (выше 10 Па). Однако скорость превращения алмаза в графит становится заметной лишь при температурах выше 1000 °С при 1750 °С превращение алмаза в графит происходит быстро. [c.407]

В качестве другого примера определим тепловой эффект превращения графита в алмаз [c.45]

При низких температурах белое олово рассыпается в порошок, превращаясь в другую, неметаллическую модификацию олова — серое олово с кристаллической решеткой алмаза. Превращение медленно распространяется вокруг от той точки, где оно началось, как распространяются воспалительные процессы в живых организмах. Поэтому превращение белого олова в серое получило об- [c.600]

ГПа и нагревании (1800°С). Превращение гексагонального нитрида бора в боразон аналогично превращению графита в алмаз. [c.440]

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]

Предскажите наиболее благоприятные условия для превращения графита в алмаз. [c.174]

Диаграмма состояния углерода представлена на рис. 3.24. Линия аО. соответствующая превращению графита в алмаз, лежит в области высоких давлений и идет вверх при повышении температуры. [c.356]

Решение. Отрицательные значения AS и АУ показывают, что изменение температуры не благоприятствует, а повышение давления благоприятствует превращению графита в алмаз. Для расчета равновесных давлений при высоких температурах используем зависимость превр = / ( . Т). Для этого представим АСя,г как сумму трех слагаемых [c.87]

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]

Полиморфные превращения могут сопровождаться и существенными изменениями типа химической связи в кристалле. Так, в алмазе связи ковалентные, а в графите внутри слоя — ковалентно-металли-ческие, а между слоями — межмолекулярные. [c.144]

Еще более сильные изменения претерпевают вещества под действием сверхвысоких давлений (порядка десятков тысяч атмосфер). Пример тому — образование более плотных и более твердых модификаций вещества, например, превращение графита в алмаз (стр. 448), нитрида бора в боразон (стр. 513) и т. д. [c.221]

В другой модификации нитрида бора (боразон или эльбор) атомы бора и азота находятся в состоянии 5р= -гибридизации. Эта модификация имеет кристаллическую решетку алмаза (см. рис. 201). Она образуется из гексагональной при температуре 1800°С и давлении порядка 60 ООО— 80 ООО ат. Превращение гексагонального нитрида бора в боразон аналогично превращению графита в алмаз. [c.513]

Превращение черного фосфора в белый возможно лишь через состояние газа. При конденсации паров, состоящих из молекул Р4, образуется более энергоемкая и менее плотная белая модификация фосфора. Это соответствует правилу Оствальда, согласно которому сначала образуется наименее устойчивая модификация, переходящая через промежуточные ступени в наиболее устойчивую. Из этого правила имеются и исключения. Например, при термическом разложении карбида кремния выделяется графит, хотя энтальпия образования алмаза больше на 2,8 кДж/моль (при нормальных условиях). [c.367]

Превращения с одновременным изменением характера связи. Переход графита в алмаз, белого фосфора — в черный. В то время как белый фосфор — типичное молекулярное вещество, связи в черном фосфоре носят частично металлический характер. [c.368]

Второе следствие закона Гесса позволяет точно вычислять тепловые эффекты процессов, которые мы зачастую даже не имеем возможности практически осуществить. Рассмотрим классический пример определения теплового эффекта превращения графита в алмаз путем анализа реакций их горения по закону Гесса [c.53]

Часть диаграммы, обозначенная цифрой II, названа исследованной каталитической областью — здесь практически изучалось превращение графита в алмаз в присутствии ускорителей процесса — катализаторов, в качестве которых применялись некоторые металлы. [c.294]

Из сказанного в настоящем разделе видио, что при использовании таблиц стандартных величин интересующие нас тепловые эффекты определяются по разности больших величин (например, теплота превращения графит—алмаз). Даже сравнительно небольшие погрешности при измерениях тепловых эффектов могут привести к большим ошибкам в значениях вычисляемой теплоты. Б связи с этим в современной калориметрии разработаны методы, позволяющие производить измерения с очень высокой степенью точности. Так, теплоты сгорания определяются с точностью до 0,01%. Специальные дифференциальные калориметры, использующие электрические способы измерения температуры,дают возможность измерять количества тепла с точностью до 10 кал. [c.25]

Функции Р и о широко используются для анализа возможности различных процессов и реакций. Пусть, например, мы хотим выяснить, возможно ли превращение графита в алмаз при данных температуре и давлении. Если в этих условиях свободная энергия алмаза больше, чем графита Gt.pi и АО положительно, то такой процесс невозможен. Однако при других значениях Р и Т знак величины АО может измениться на обратный. Действительно, в настоящее время этот процесс осуществляется при температурах порядка 3000 К и давлениях 100 ООО атм. [c.41]

Зная плотности графита (2,25 г/см ) и алмаза (3,51 г/см ), можно вычислить, при каком давлении возможно превращение графита в алмаз при комнатной температуре. Очевидно, для этого убыль свободной энергии, обусловленная повышением давления, должна быть по абсолютной величине, по крайней мере, не меньше 685 кал/моль. [c.65]

Таким образом, превращение графита в алмаз при комнатной температуре термодинамически возможно при давлении, несколько превышающем 14 700 ат. Однако вследствие очень малой подвижности атомов при комнатной температуре скорость превращения ничтожно мала и на практике его осуществляют, как отмечалось в гл. II, при t = 2000° С и р =< 100 ООО ат. [c.66]

Рассчитайте изменение энтальпии АН° при превращении графита в алмаз [c.120]

Скорости полиморфных превращений могут быть самыми различными. При обычных условиях термодинамически устойчива кристаллическая модификация углерода — графит. Тем не менее переход алмаза в графит не наблюдается даже при сравнительно высоких температурах, что обусловлено высокой энергией активации перехода. [c.12]

В настоящее время интенсивно развивается раздел физики и механики, связанный с изучением механических и физико-химических процессов, происходящих при прохождении сильных ударных волн в металлах, минералах, полимерах и других твердых телах. Это связано с развитием как традиционных направлений человеческой деятельности, где используются взрыв и высокоскоростное соударение, так и с развитием новых технологических процессов. Сейчас в технике используются методы взрывной обработки (ковка, штамповка) различных металлов взрывом. Методы взрывного или ударного обжатия позволяют синтезировать новые вещества, например искусственный алмаз из графита, сверхтвердое вещество боразон из нитрида бора, различные полимеры и т. д. Упрочнение металлов, образование новых веществ, их модификаций и фаз, все это связано с физико-химическими процессами, инициируемыми ударными волнами с давлениями 1 — 10 ГПа ). Расчет таких волновых процессов усложняется, ибо эти физико-химические процессы могут сильно влиять на поведение инициирующих ударных волн. Фазовые переходы под действием ударного нагружения (например, полиморфное превращение а-железа (Ре ) в е-железо (Ре ), графит- - алмаз, превращения в минералах, в ионных кристаллах, сульфиде кадмия, кварце, нитриде бора и т. д.) приводят к многофронтовым ударным волнам и к ударным волнам разгрузки. Как фазовый переход 2-го рода может рассматриваться и развитие пластических деформаций в твердых телах. Ударные волны вызывают химическое и фазовое превращение в твердых взрывчатых веществах (ВБ). Для анализа этих процессов необходимы разработка математических моделей двухфазного упругонластического твердого тела, в котором проявляются эффекты прочности и физико-химические превращения, и разработка соответствующих вычислительных алгоритмов. [c.241]

Начиная с конца XVIII века, когда установили, что алмаз является разновидностью углерода, было предпринято много попыток получения искусственных алмазов. Они ив могли привести к успеху до тех пор, пока не была разработана теория процесса превращения графита в алмаз и техника, позволяющая поддерживать в течение длительного времени очень высокие давления и температуру. Термодинамический расчет равновесия графит — алмаз был впервые опубликован О. И. Лейпунским в 1939 г. (СССР). Первые искусственные алмазы были получены в Швеции (Э. Лундблад с сотр., 1953 г.). В СССР создана мощная промышленность искусственных алмазов. Организатором этих работ был академик Л. Ф. Верещагин. [c.356]

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]

Многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых в области сингеза алмазов позволили предложить механизм превращения графита в алмаз, который подробно описывается в различных литературных источниках и объясняется перестройкой связи электронной конфигурации зр Б зр [c.45]

Отжиг ГПУ фазы в вакууме в течение нескольких часов вплоть до температуры 1100 К не приводит к фазовому переходу в более стабильную ГЦК фазу наблюдается уже распад углеродного каркаса молекул С60 так же, как и в ГЦК фазе. Удалось показать, что гидростатическое сжатие (1,8 ГПа) не приводит к фазовому переходу. Фазовый переход происходит в условиях сдвиговой деформации, реализуемой при одноосном сжатии (0.5-3 ГПа) и при механическом растирании. Характеристики перехода ГПУ => ГЦК позволяют говорить о его сходстве с превращениями в других аллотропных модификациях лонсдейлит => алмаз. [c.189]

Таким образом, для превращения грамм-атома графита в алмаз Д5 = о,778 кал град-моль. Следовательно, ДО = ДЯ298 — 298,15 Д5,298 = 453,2 + 298,15 0,778 = 685 кал/моль. Иными словами, в этих условиях переход графита в алмаз был бы связан с увеличением изобарного потенциала. Самопроизвольно с термодинамической точки зрения должно протекать обратное превращение алмаза в графит. Практически этого не происходит вследствие чрезвычайно малой скорости процесса, который можно ускорить повышением температуры. [c.111]

Следовательно, изменение энтальпии при превращении графита в алмаз АЯпревр = +0,453 ккал, т. е. оно сопровождается поглощением тепла. Обобщая этот результат, отметим, что теплота реакции может быть найдена как разность между теплотами сгорания исходных веществ и теплотами сгорания продуктов реакции или АЯреакции = А (ДЯсгораиия). Как и ранее, для записи этой разности используется символ А. Это правило, особенно ценное для органической химии, указывает на полезность составления таблиц теплот сгорания различных веществ. Такие таблицы отвечают общему требованию, по которому в таблицах должны фигурировать характеристики, относящиеся к веществам, а не к реакциям. Вместе с тем выбор для табулирования теплот сгорания имеет и существенные недостатки. В калориметрическом опыте далеко не всегда удается достичь одной и той же степени окисления продуктов сгорания. Измерения теплот сгорания получили значение в термохимии лишь вследствие относительной простоты соответствующих опытов, а не потому, что они дают более важные характеристики, чем теплоты других реакций. [c.22]

Если в первом приближении допустить, что АСр = О (АН° и Д5° не зависят от температуры), то АО = 453 + 0,778 Т и Д0298 = 685 кал. Таким образом, изменение свободной энергии процесса при любой температуре положительно, т. е. устойчивой фазой всегда будет графит, и его превращение в алмаз невозможно. Однако в этом расчете принималось во внимание влияние на свободную энергию только одного параметра — температуры. Между тем на эту функцию влияет также и изменение давления, так как согласно уравнению (11.32) ( С/ / общ)г = V. [c.65]