Jak zrobić sztuczny diament w domu. Jak wyhodować diament w domu

W dniu 26 maja 2015 roku Międzynarodowy Instytut Gemologiczny (IGI) w Hongkongu wydał certyfikat na niezwykły rekordowy diament o masie 10,02 karata, barwie E i czystości VS1. Takie kamienie szlachetne nie są tak rzadkie w świecie biżuterii, ale wyjątkowość tego przypadku polegała na tym, że kamień nie został wydobyty z wnętrzności ziemi, ale został wycięty z 32-karatowego syntetycznego kryształu diamentu wyhodowanego przez rosyjską firmę New Diamond Technologia (NDT). „To daleko od naszego pierwszego rekordu” – mówi dyrektor generalny firmy Nikolai Chikhinashvili. „Poprzedni, 5-karatowy, wytrzymał tylko dwa miesiące”.

Roman Kolyadin, dyrektor produkcji, pokazuje mi mały warsztat w jednym z parków technologicznych niedaleko Sestroretska. Warsztat jest pusty, pod ścianami stoi tylko tuzin pras hydraulicznych. To właśnie jest „depozyt” – wewnątrz pras, w warunkach wysokich temperatur i ciśnień, mikron po mikronie, rosną absolutnie nieskazitelne diamenty. Aktualne parametry są odzwierciedlone na panelach sterujących sterowników każdej prasy, ale Roman prosi o nakręcenie zdjęcia, aby te dane nie dostały się do kadru: „Ogólne zasady syntezy diamentów są dobrze znane i stosowane w przemyśle od ponad pół wieku. Jednak szczegóły dotyczące trybów syntezy stanowią część know-how naszej firmy. Zwracam uwagę na klimatyzatory precyzyjne, które utrzymują mikroklimat w warsztacie z dokładnością do dziesiątych części stopnia. Czy naprawdę potrzebna jest taka precyzja? „Pamiętasz, jak natychmiast zamknęliśmy za sobą drzwi, aby uniknąć przeciągu? – wyjaśnia Roman. — Małe odchylenia w warunkach temperaturowych mogą poważnie wpłynąć na jakość diamentu, i to nie na lepsze. Zawsze dążymy do osiągnięcia doskonałej jakości.”

Proces hodowli monokryształów diamentu w wysokiej temperaturze (ok. 1500°C, z pożądanym gradientem) i wysokim ciśnieniu (50-70 tys. atm.). Prasa hydrauliczna ściska specjalny pojemnik, wewnątrz którego znajduje się stopiony metal (żelazo, nikiel, kobalt itp.) oraz grafit. Jedno lub więcej nasion – małych kryształków diamentu – umieszcza się na podłożu. Przez komorę przepływa prąd elektryczny, podgrzewając stop do żądanej temperatury. W tych warunkach metal służy jako rozpuszczalnik i katalizator krystalizacji węgla na zarodku w postaci diamentu. Proces wyhodowania jednego dużego lub kilku mniejszych kryształów trwa 12-13 dni.

Szpiegowany w naturze

Historia syntetycznych diamentów rozpoczyna się pod koniec XVIII wieku, kiedy naukowcy w końcu zdali sobie sprawę, że ten kamień ma skład węgla. Pod koniec XIX wieku próbowano zamienić tanie wersje węgla (węgla lub grafitu) w twardy i błyszczący diament. Twierdzenia o udanej syntezie wysuwało wielu znanych naukowców, takich jak francuski chemik Henri Moissan czy brytyjski fizyk William Crookes. Później jednak okazało się, że żaden z nich tak naprawdę nie odniósł sukcesu, a pierwsze syntetyczne diamenty uzyskano dopiero w 1954 roku w laboratoriach firmy General Electric.

Tańszy proces osadzania diamentu ze środowiska zjonizowanego gazu węglowodorowego na podłożu podgrzanym do temperatury 600−700°C. Hodowla monokryształów przy użyciu CVD wymaga podłoża z monokrystalicznego diamentu hodowanego przy użyciu HPHT. Po osadzeniu na krzemie lub diamencie polikrystalicznym otrzymuje się wafel polikrystaliczny, który ma ograniczone zastosowanie w elektronice i optyce. Szybkość wzrostu - od 0,1 do 100 µm/godz. Grubość płytek jest zwykle ograniczona do 2-3 mm, więc wycięte z niej diamenty można wykorzystać jako biżuterię, ale ich wielkość z reguły nie przekracza 1 karata.

Proces syntezy w GE został zainspirowany naturą. Uważa się, że ziemskie diamenty powstają w płaszczu, setki kilometrów pod powierzchnią Ziemi, w wysokich temperaturach (około 1300°C) i wysokim ciśnieniu (około 50 000 atm.), a następnie są wynoszone na powierzchnię przez skały magmowe takie jak jak kimberlity i lamproity. Twórcy firmy GE wykorzystali prasę do sprasowania ogniwa zawierającego grafit i stop żelaza, niklu i kobaltu, który działał jako rozpuszczalnik i katalizator. Proces ten nazwano HPHT (ang. High Pressure High Temperatura – wysokie ciśnienie, wysoka temperatura). To właśnie ta metoda stała się później komercyjna w produkcji niedrogich diamentów przemysłowych i proszków diamentowych (obecnie produkuje się je w miliardach karatów rocznie), a w latach 70. XX wieku za jej pomocą nauczyli się wytwarzać kamienie jubilerskie o masie do 1 karat, choć bardzo przeciętnej jakości.

Dwie główne technologie przemysłowej produkcji diamentów syntetycznych to HPHT i CVD. Istnieje również szereg egzotycznych technik, takich jak synteza nanokryształów diamentu z grafitu podczas eksplozji czy eksperymentalna metoda wytwarzania diamentów o wielkości mikrona z zawiesiny cząstek grafitu w rozpuszczalnikach organicznych pod wpływem kawitacji ultradźwiękowej.

Obejście

Od lat 60. XX wieku na świecie rozwija się kolejna metoda syntezy diamentów – CVD (Chemical Vapor Deposition, osadzanie w fazie gazowej). W nim diamenty osadzane są na podgrzanym podłożu z gazu węglowodorowego, które jest jonizowane za pomocą promieniowania mikrofalowego lub podgrzewane do wysokiej temperatury. To właśnie w tej metodzie syntezy na początku XXI wieku zarówno małe start-upy, jak i duże firmy, takie jak Element Six, część grupy De Beers, zaczęły wiązać z tą metodą duże nadzieje.

Do niedawna metoda HPHT była mocno niedoceniana. „Kiedy kilka lat temu kupowaliśmy sprzęt, wszyscy jednomyślnie powiedziano nam, że prasy przemysłowe nadają się jedynie do syntezy proszków diamentowych” – mówi Nikołaj Chichinashwili. Wszystkie środki przeznaczono na rozwój CVD, a technologię HPHT uznano za niszową; nikt ze specjalistów nie wierzył, że można ją wykorzystać do wyhodowania wystarczająco dużych kryształów. Jednak według Nikołaja specjalistom firmy udało się opracować własną technologię syntezy, która dosłownie wywołała w przemyśle efekt eksplozji bomby. Kilka lat temu w raporcie jednego z laboratoriów gemologicznych napisano: „Waga tego diamentu wynosi 2,30 karata! Do niedawna taka wielkość diamentu była gwarancją jego naturalnego pochodzenia.”

Cięcie diamentów w celu uzyskania błyszczących diamentów to długi proces i niezbyt imponujący dla niewtajemniczonych. Zarówno diamenty hodowane, jak i naturalne są przetwarzane w dokładnie ten sam sposób.

Najlepsze przyjaciółki dziewcząt

„Oczywiście nie jesteśmy jedynymi, którzy hodują diamenty większe niż 5–6 karatów” – wyjaśnia Nikołaj. „Ale cała reszta kieruje się zasadą „dwa z trzech”: duży, wysokiej jakości, opłacalny komercyjnie. Jako pierwsi nauczyliśmy się, jak uzyskać duże, wysokiej jakości kryształy diamentu w przystępnej cenie. Przy 32 prasach jesteśmy w stanie wyprodukować około 3000 karatów miesięcznie, a są to kamienie bardzo wysokiej jakości - diamenty o barwie D, E, F i czystości od najczystszego IF do SI, głównie typu II. 80% naszych produktów to diamenty jubilerskie o masie od 0,5 do 1,5 karata, chociaż możemy wyhodować diamenty dowolnej wielkości na zamówienie. Na dowód Mikołaj wręcza mi kryształ wielkości 10 rubli: „To na przykład 28 karatów. Jeśli go otniesz, otrzymasz 15-karatowy diament.

Na początku XXI wieku światowy monopolista diamentów, firma De Beers, był bardzo zaniepokojony zbliżającym się wejściem syntetycznych diamentów na rynek jubilerski, obawiając się, że może to zagrozić jego działalności. Czas jednak pokazał, że nie ma się czego bać – syntetyczne diamenty zajmują bardzo niewielki udział w rynku biżuterii. Ponadto w tym czasie opracowano metody badawcze, które umożliwiają pewną identyfikację wyhodowanych diamentów. Oznakami syntezy są wtrącenia metali; w diamentach kolorowych można dostrzec sektory wzrostu; ponadto diamenty HPHT, CVD i diamenty naturalne mają różne wzorce luminescencji w promieniach UV.

W zależności od zawartości azotu diamenty dzieli się na jeden z dwóch głównych typów. Diamenty typu I zawierają do 0,2% azotu, którego atomy są rozmieszczone w miejscach sieci krystalicznej w grupach (Ia) lub pojedynczo (Ib). Wśród diamentów naturalnych dominuje typ I (98%). Z reguły takie kamienie rzadko są bezbarwne. Diamenty typu IIa praktycznie nie zawierają azotu (mniej niż 0,001%) i stanowią jedynie 1,8% kamieni naturalnych. Jeszcze mniej powszechne (0,2%) są diamenty bezazotowe z domieszką boru (IIb). Atomy boru w miejscach sieci krystalicznej decydują o ich przewodności elektrycznej i nadają diamentom niebieskawy odcień.

„Co konsumenci myślą o hodowanych diamentach? To dobrze” – mówi Nikołaj – „zwłaszcza dzisiejsza młodzież. Ważne jest dla nich, aby były to diamenty bezkonfliktowe i tworzone przez ludzi korzystających z zaawansowanych technologii, bez ingerencji w naturę. Cóż, cena jest o połowę niższa. Oczywiście w certyfikacie jest napisane, że kamienie są uprawiane, ale mają na sobie pierścionek z brylantem, a nie certyfikat! A pod względem właściwości fizycznych i chemicznych nasze diamenty są identyczne z naturalnymi.”

Jak dotąd większość zysków pochodzi z produkcji diamentów na rynek jubilerski. Jednak w nadchodzących latach prawdopodobnie będzie ogromny popyt na hodowane diamenty i płytki diamentowe do zastosowań w specjalistycznej optyce, mikroelektronice i innych zaawansowanych technologicznie zastosowaniach przemysłowych.

Od biżuterii po przemysł

Diamenty jubilerskie są lukratywną częścią działalności NDT, ale przyszłość należy gdzie indziej. Dyrektor techniczny NDT Alexander Kolyadin lubi mawiać: „Jeśli z diamentu nie da się zrobić nic innego, zrób diament”. Tak naprawdę najbardziej obiecującym rynkiem dla dużych, wysokiej jakości diamentów syntetycznych jest przemysł. „Żaden naturalny diament nie nadaje się do stosowania w specjalnej optyce lub elektronice” – mówi Alexander Kolyadin. - Mają za dużo wad. A płytki wycięte z naszych diamentów mają niemal idealną sieć krystaliczną. Niektóre organizacje badawcze, którym dostarczamy nasze próbki do badań, nie mogą uwierzyć w zmierzone parametry - są tak doskonałe. I to nie tylko pojedyncze próbki - możemy śmiało zapewnić powtarzalność cech, która jest kluczowa dla przemysłu. Diamenty są radiatorami, są oknami dla specjalnej optyki i synchrotronów i oczywiście mikroelektroniki mocy, które są obecnie rozwijane na całym świecie.

„Sektor przemysłowy stanowi obecnie 20% naszej produkcji, ale za trzy lata planujemy zwiększyć go do 50%, zwłaszcza że popyt szybko rośnie. Obecnie wykonujemy głównie płyty 4 x 4 i 5 x 5 mm, wycięliśmy na zamówienie kilka płyt 7 x 7 i 8 x 8 mm, a nawet 10 x 10 mm, ale to jeszcze nie jest produkcja masowa. Naszym następnym celem, mówi Nikolai Chikhinashvili, jest przejście do produkcji calowych płyt diamentowych. Jest to minimum, na które istnieje duże zapotrzebowanie w masowym przemyśle elektronicznym i optycznym. Aby uzyskać takie płytki, musisz wyhodować kryształ diamentu o wadze stu karatów. To jest nasz plan na najbliższą przyszłość.” „Przez dekadę?” – wyjaśniam. Nikołaj patrzy na mnie z wielkim zdziwieniem: „Dekada? Zrobimy to przed końcem roku”.

Witamy naszych drogich czytelników. Ludzie zawsze chcieli, aby niemożliwe stało się możliwe. Obejmuje to wypróbowywanie technik pozwalających dowiedzieć się, jak zrobić diament i hodować go w domu.

To zadanie naprawdę nie jest łatwe i wymaga przemyślanego i żmudnego podejścia do procesu. W tym artykule przyjrzymy się zarówno bardzo realnym sposobom tworzenia kryształów, jak i całkowicie niesamowitym (przynajmniej do robienia tego w domu).

Czy można otrzymać diament z grafitu?

Oczywiście często wycenia się je znacznie wyżej niż te stworzone sztucznie. Jednocześnie górnicy diamentów osiągają znaczne zyski. Jednak w pogoni za własną ciekawością, a czasem także pragnieniem zysku, wielu stara się dowiedzieć, czy można sztucznie pozyskać ten cenny minerał?

Wątpliwości te pogłębia fakt, że skład grafitu i diamentu jest niemal identyczny.

I do pewnego stopnia ci, którzy w to wątpią, mają rację - diament rzeczywiście można uzyskać poprzez pewne manipulacje ze zwykłego grafitu. Zostało to udowodnione już w 1955 roku. Ale do takiego zdarzenia konieczne było wytworzenie temperatury 1800 stopni Celsjusza i ciśnienia 120 000 atmosfer. Czy można to ułatwić?

Eksperymenty i wyniki naukowców

Kilka lat temu naukowcom udało się pod wpływem krótkotrwałego impulsu laserowego rozgrzać węgiel do prawie 3800 stopni Celsjusza. Po tej procedurze węgiel szybko się ochładza. Dzięki temu amerykańskim naukowcom udało się uzyskać najtwardszą jak dotąd formę węgla, zwaną Q-carbon.

Oznacza to, że praktycznie taki kamień można uzyskać przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze pokojowej (oczywiście za pomocą lasera). Najciekawsze jest to, że na podstawie wyników takich eksperymentów w Karolinie Północnej (gdzie przeprowadzono testy) doszli do wniosku, że ta forma węgla przewyższa wytrzymałością diament.

Ale to nie wszystko – obecnie prawdziwy diament można wykonać dosłownie w ciągu kilku minut.

To prawda, że będziesz także potrzebował ogromnego ciśnienia statycznego i temperatury około 2500 stopni. Ale takie diamenty są (ze względu na polikrystaliczność) nawet twardsze niż ich naturalne odpowiedniki.

Ale wszystkie te metody, choć dobre, wymagają przynajmniej częściowego odtworzenia warunków naturalnych. Jedyne, co udało się naukowcom „zbić”, to czas spędzony na tworzeniu minerału. Czasami możliwe jest również obniżenie temperatury i ciśnienia, ale wymaga to specjalistycznego sprzętu, który kosztuje dużo pieniędzy i jest trudno dostępny dla przeciętnego człowieka.

Czy można samemu wyhodować diament?

Jak zrobić diament: skuteczne i nie tak skuteczne sposoby

Tak naprawdę, aby stworzyć diament (idealnie), muszą zostać spełnione następujące warunki:

Ciśnienie ponad 100 000 atmosfer.
Temperatura wynosi około 1600 stopni (lub więcej).
Setki tysięcy lat (najlepiej dłużej).

Obecnie możliwe jest wytworzenie sztucznych diamentów w ciągu kilku miesięcy. Jednak nadal należy przestrzegać innych warunków.

Ale szaleni eksperymentatorzy nie zamierzają rozpaczać. Oto, co oferują:

Wykorzystując magiczne połączenie rury, grafitu i trotylu proponują stworzenie szczelnie zamkniętej konstrukcji. Korpus powinien być rurą, w którą należy włożyć pozostałe elementy. Po powstałej eksplozji musisz odnaleźć pozostałości eksperymentu, w których powinny znajdować się diamenty.

Ten eksperyment może kosztować Cię życie! Nie wprowadzaj tego w życie!

Druga opcja jest znacznie bezpieczniejsza, ale pozostawia wątpliwości co do realności zdobycia diamentu, a nie tylko pięknego kamienia. Aby to zrobić, weź źródło wysokiego napięcia, a także drut, ołówek i ciekły azot (można zastąpić wodą). Oddziel przewód od ołówka i mocno dociśnij go do drutu. Konstrukcję należy następnie zamrozić, a następnie podłączyć do źródła napięcia. Twierdzi się, że natychmiast po przejściu takiego wyładowania ołów zamieni się w diament. Jest to wysoce wątpliwe, ale jako bardzo starannie przeprowadzony domowy eksperyment można tego spróbować.

Dlatego w tej chwili stworzenie prawdziwie domowej metody tworzenia diamentów jest zadaniem prawie niemożliwym. Jeśli jednak interesuje Cię sam proces i chciałbyś spróbować swoich sił w roli eksperymentatora (być może razem z młodszym pokoleniem), to wypróbuj następującą metodę. Został sprawdzony przez czas i wiele pokoleń – efektem są piękne struktury kryształów, tak bardzo podobne do ukochanych diamentów i innych kamieni szlachetnych.

Domowe kryształy

Aby stworzyć te „diamenty”, będziesz potrzebować:

woda destylowana,
sól,
nitka,
barwnik spożywczy (opcjonalnie).

Dodaj wystarczającą ilość soli do wody, aż przestanie się rozpuszczać. Weź sznurek i umieść na nim kryształ soli. Zanurz tę mieszaninę w przygotowanym roztworze i odczekaj kilka dni. Nawiasem mówiąc, dodając barwnik spożywczy, można uzyskać szeroką gamę kolorów i odcieni „kamyków”.

To samo możesz zrobić z cukrem lub siarczanem miedzi.

Ale oprócz wymienionych składników możesz również potrzebować różnych składników, z których kamienie są piękniejsze i schludniejsze niż z soli. Do tego potrzebne będą nieco mniej dostępne składniki, ale teraz niemal wszystko można kupić online.

W pierwszym filmie będziemy hodować fioletowe kryształy z ałunu potasowego i ałunu potasowo-chromowego. Żadna sól nie ma porównania:

Drugi film pokazuje ogólną zasadę tworzenia domowych kryształów (na przykładzie tego samego ałunu):

Ogólnie rzecz biorąc, tworzenie dla siebie pięknych kamyków jest całkiem możliwe. A jeśli nie stawiasz sobie za cel wzbogacenia się, jest to idealne wyjście. Ponadto dzięki takim eksperymentom można już od najmłodszych lat zaszczepić w dzieciach miłość do chemii, która może odegrać znaczącą rolę w ich życiu.

Nie możemy się już doczekać Waszej wizyty, w przyszłości będzie sporo nowości ze świata „kamiennego”. Do zobaczenia wkrótce, drodzy przyjaciele!

Zespół LyubiKamni

Ludzie zastanawiali się, jak zrobić diament od dziesięcioleci. A wszystko dlatego, że wyhodowanie tych kamieni nie tylko wzbogaci twórcę techniki, ale także sprawi, że będą one bardziej dostępne. Istnieje opinia, że diament można uzyskać z grafitu lub węgla, ponieważ wszystkie są wykonane z węgla. Po przeczytaniu artykułu będziesz mógł przekonać się na ile prawdziwe jest to stwierdzenie, jaka jest różnica między wymienionymi minerałami i czy można zdobyć biżuterię bez wychodzenia z mieszkania.

Krótka wycieczka po właściwościach skał

Aż do XVII wieku nikt nie podejrzewał podobieństwa między węglem, diamentem i grafitem. Nigdy nie współistniały w naturze. Co więcej, naukowcy nie mogli sobie wyobrazić przemiany jednej substancji w drugą. Wszystko się zmieniło, gdy angielski chemik Tennant przeprowadził swój eksperyment i odkrył ich prawdziwą naturę.

Wizualnie nie można było tego zrozumieć, ponieważ rasy są zupełnie inne. Grafit nie posiada silnych wiązań i składa się z płatków przesuwających się po sobie. Jego głównym zastosowaniem jest smar w celu zmniejszenia tarcia pomiędzy powierzchniami. Zewnętrznie wygląda jak stopiony metal.

Skład węgla zawiera małe cząstki grafitu, ale jest uzupełniony związkiem węglowodorowym, tlenem i azotem, co nadaje mu gęstszą, a nie płynną, lepką postać. Ogólnie rzecz biorąc, diamenty mają jeden z najsilniejszych związków w przyrodzie. Zewnętrznie są to przezroczyste kamienie, zupełnie różniące się od swoich „braci”.

Gry z kamieniami: przemiana jednej substancji w drugą

Kiedy naukowcy odkryli podobieństwa między diamentem, węglem i grafitem, postanowili dowiedzieć się, jak przekształcić jedną substancję w drugą. Pierwsze eksperymenty zakończyły się sukcesem.

Okazało się, że po podgrzaniu „klejnotu” w próżni do 1800 stopni całkowicie zamienia się w grafit. Ten sam efekt uzyskuje się, jeśli prąd elektryczny przepuszcza się przez węgiel podgrzany do 3500 stopni. Po osiągnięciu sukcesu w tych przemianach naukowcy postanowili stworzyć sztuczny diament i utknęli w tym miejscu na prawie 100 lat.

Eksperyment wytworzenia diamentu z węgla zakończył się sukcesem dopiero w 1880 roku i przebiegał w 2 etapach. Najpierw grafit otrzymywano metodą elektrolizy. Następnie umieszczono go w kolbie stalowej, zamkniętej z obu stron i ogrzano do czerwoności. Czasami statek nie wytrzymywał ciśnienia i eksplodował. Ale jeśli wszystko poszło gładko, to po otwarciu rury w środku znaleziono ciemne, ale super mocne kryształy.

Teoria eksplozji: pierwszy krok do celu

W środowisku naturalnym diamenty powstają w temperaturach powyżej 1600 stopni Celsjusza i pod ciśnieniem 60-100 tysięcy atmosfer. Na to wszystko natura potrzebuje setek tysięcy, a czasem milionów lat. Dlatego uprawa sztucznych diamentów wyniosłaby wiele dziedzin na nowy poziom.

Naukowcy nauczyli się już tworzyć sztuczne diamenty, co zajmuje tylko kilka miesięcy. Jednak proces transformacji wymaga drogiego sprzętu i trudnych do znalezienia materiałów. Możesz spróbować poradzić sobie z improwizowanymi środkami, ale prawdopodobieństwo sukcesu jest bardzo niskie.

Jeśli zdecydujesz się samodzielnie stworzyć diament, będziesz musiał umieścić pręt grafitowy i TNT w grubej rurze, a następnie zespawać jego końce. Po detonacji materiału wybuchowego wewnątrz kolby wytwarza się wymagane ciśnienie i temperatura, w wyniku czego powstaje kryształ o dużej wytrzymałości. Ale, jak pokazują obliczenia, prawdopodobieństwo zniszczenia pokoju i zabicia się jest wyższe niż zdobycie klejnotu.

Bezpieczny sposób na wzbogacenie się jest wybawieniem dla eksperymentatorów

Istnieje wiele „legend” o tym, jak wyhodować diament w domu. Znalezienie wśród nich skutecznej i co najważniejsze bezpiecznej metody jest zadaniem trudnym do rozwiązania. Opcja, która zostanie teraz omówiona, jest odpowiednia dla tych, którzy lubią eksperymentować, ale nie należy poważnie oczekiwać otrzymania kamienia szlachetnego.

Uwaga! Administracja serwisu nie ponosi odpowiedzialności za możliwe skutki eksperymentu.

Instrukcja obsługi zakłada przygotowanie niezbędnych komponentów. Należą do nich:

ołówek;
drut;
woda lub ciekły azot;
źródło wysokiego napięcia (spawarka).

Aby uzyskać sztuczny diament, usuń grafit z ołówka. Można kupić osobno. Teraz podłącz go do przewodu i opuść do pojemnika. Następny krok zależy od tego, czego używasz. W pierwszej opcji należy wypełnić konstrukcję wodą i zamrozić. W drugiej opcji zamrażanie odbywa się za pomocą ciekłego azotu.

Po uzyskaniu żądanej temperatury podłącz przewody do źródła napięcia i podłącz prąd. Uważa się, że po przejściu wyładowania przez ołów zamienia się on w diament.

Domowy eksperyment: otrzymywanie kryształów z soli

Nie da się uzyskać diamentu bez warunków laboratoryjnych. Ale możesz wyhodować piękne kryształy soli własnymi rękami. Do eksperymentu potrzebne będą:

wodny destylat;
sól kuchenna;
mocna nić;
barwnik spożywczy (dla urody).

Weź pojemnik i napełnij go wodą. Dodaj sól, aż przestanie się rozpuszczać. Przetnij nić i przymocuj do niej kryształ soli. Umieść konstrukcję w płynie i poczekaj kilka dni. Jeśli dodasz barwnik spożywczy, „kamyki” okażą się w różnych odcieniach.

Sól nie jest jedynym materiałem odpowiednim do takich przemian chemicznych. Możesz użyć cukru lub siarczanu miedzi. Następnie kryształy „rosną” nieco inaczej, ale technika pozostaje ta sama. Ciesz się swoimi eksperymentami.

Otrzymywanie dużych kryształów

Następnie porozmawiajmy o tym, jak duże diamenty powstają w domu. Do eksperymentu będziesz potrzebować tej samej soli (100 g), destylatu (400 ml) i rysika (12 g). Weź szklankę i wymieszaj suche składniki. Teraz ostrożnie napełnij je wodą, poczekaj, aż całkowicie się rozpuszczą i pozostaw pojemnik na 24 godziny.

Tutorial dotyczący robienia sztucznych diamentów zaczyna się od spuszczenia wody ze szklanki (do innego pojemnika, będzie Ci ona później potrzebna). Na dnie naczynia znajdziesz kryształy powstałe w wyniku reakcji. Wybierz najbardziej poprawne i duże (nasiono), a resztę włóż do pojemnika.

Uprawa dużych diamentów domowych to długi proces, który wymaga cierpliwości. Ale w rezultacie otrzymasz piękny, różnorodny kamień, który można wykorzystać do stworzenia biżuterii lub dekoracji.

Weź mocną nić i przymocuj ją do ołówka lub dowolnego patyczka. Przymocuj ziarno do drugiego końca i opuść je do pozostałego roztworu. Wszystko, co możesz zrobić, to poczekać. Gdy woda wyparuje, będzie rosła na twoim krysztale i powiększała go. Jeśli podczas procesu na nitce utworzą się inne kamyki, lepiej je usunąć.

Aby uzyskać diamenty w domu, wymagany jest destylat. Faktem jest, że w przypadku reakcji chemicznych ciecz musi być wolna od zanieczyszczeń, aby eksperyment zakończył się sukcesem. Jednak nie zawsze łatwo jest znaleźć oczyszczoną wodę. Następnie można go przygotować samodzielnie, gotując go na gazie i przepuszczając przez zwykły filtr laboratoryjny.

Po zagotowaniu filtr można zastąpić bibułą, watą, gazikiem lub zwykłym papierem – to kwestia wygody użytkowania. Aby reakcja przebiegła pomyślnie, używana woda musi być ciepła, ale nie gorąca. Kiedy uprawiasz diamenty, roztwór stopniowo odparowuje. Upewnij się, że twój kryształ nie jest wystawiony na działanie powietrza - to go zniszczy.

Diamenty przyciągają ludzkość od czasów starożytnych. Niezwykłe piękno tych kamieni sprawiło, że wykorzystuje się je do tworzenia różnorodnej biżuterii. Jednak później ludzie odkryli inne przydatne właściwości diamentów - ich wyjątkową wytrzymałość i twardość. Aby sprostać potrzebom produkcyjnym, natura nie stworzyła zbyt wiele tego materiału, dlatego ludzie wpadli na pomysł sztucznego wytwarzania diamentów.

Wartość diamentu

Diament jest uważany za kamień wyjątkowy, posiadający rzadką kombinację ważnych cech: silną dyspersję, wysoką przewodność cieplną, twardość, przezroczystość optyczną, odporność na zużycie. Diamenty ze względu na swoje właściwości fizyczne i mechaniczne są wysoko cenione nie tylko przez znawców biżuterii, ale są również szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Dlatego kamień ten znajduje zastosowanie w medycynie, optyce i mikroelektronice.

Jednak pełne zaspokojenie potrzeb produkcyjnych czystymi, naturalnymi diamentami jest bardzo trudne i dość kosztowne. Z tego powodu ludzkość zaczęła myśleć o tym, jak zrobić sztuczny diament. Kamień syntetyczny musiał mieć nie tylko ważne właściwości prawdziwego diamentu, ale także mieć doskonalszą strukturę krystaliczną, co jest bardzo ważne w dziedzinach zaawansowanych technologii.

Jak powstały syntetyczne diamenty?

Potrzeba stworzenia kamienia syntetycznego pojawiła się dawno temu. Ale w praktyce wprowadzono to dopiero w XX wieku. Do tego czasu naukowcom nie udało się opracować technologii wytwarzania diamentów, chociaż udało im się ustalić, że są one spokrewnione ze zwykłym węglem. A kilka dekad później powstał pierwszy diament syntetyczny, który uzyskano z grafitu pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia. To właśnie od tego momentu rozpoczęła się produkcja sztucznych diamentów, które dziś wykorzystywane są w wielu elementach najróżniejszego sprzętu. i narzędzia.

Technologie produkcji diamentów

Obecnie do produkcji kamienia syntetycznego stosuje się kilka technologii, z których każda ma swoją własną charakterystykę. Najbardziej niezawodną, ale najdroższą technologią jest produkcja diamentu z węgla krystalicznego, który umieszczany jest w specjalnej prasie do obróbki. W pierwszej kolejności woda dostarczana jest do obrabianego materiału za pomocą wydajnych pomp. W ten sposób woda zostaje następnie zamrożona pod działaniem czynnika chłodniczego, powodując wzrost ciśnienia nawet 10-krotny. W ostatnim etapie komora zawierająca węgiel jest podłączana i przez kilka ułamków sekundy przykładany jest silny prąd. Pod jednoczesnym wpływem temperatury i ciśnienia grafit przekształca się w twardy kamień. Po tej fazie następuje rozmrożenie prasy, spuszczenie cieczy i wyjęcie gotowego sztucznego diamentu.

Uprawa diamentu z metanem

Do produkcji kamienia syntetycznego stosują także prostszą technologię - metodę eksplozji, która pozwala wyhodować sztuczny kryształ pod wpływem metanu. Bardzo często produkcja sztucznych diamentów odbywa się przy użyciu dwóch technologii. Faktem jest, że w pierwszym przypadku możliwe jest uzyskanie najwyższego procentowego uzysku diamentów, ale będą one bardzo małe. Druga technologia pozwala znacznie zwiększyć powstały kamień syntetyczny poprzez wdmuchiwanie metanu pod wpływem temperatury około 1100 ºС. Metoda eksplozji umożliwia uzyskanie sztucznego diamentu o dowolnej wielkości.

Rodzaje sztucznych diamentów

Obecnie produkuje się wiele odmian diamentów syntetycznych: tlenek cyrkonu, moissanit, kryształ górski, ferroelektryk, rutyl, fabulit, cerusyt. Za najdoskonalszy fałszywy diament uważa się cyrkonię lub cyrkon sześcienny. Dlatego wiele osób wielokrotnie słyszało nazwę sztucznego diamentu i cyrkonii. Chociaż nie ma to nic wspólnego z naturalnym drogim kamieniem.

Cyrkonia charakteryzuje się dużą twardością, wysokim stopniem dyspersji i załamania światła. Kamień ten dzięki swoim właściwościom doskonale imituje prawdziwy diament i ma szerokie zastosowanie w przemyśle jubilerskim. Nawet eksperci gołym okiem nie są w stanie odróżnić podróbki od oryginału, ponieważ grają tak samo.

Moissanit uważany jest za najwyższej jakości analog diamentu. Ma te same właściwości fizyczne co kamień naturalny, a pod względem optycznym jest jeszcze lepszy. Jego jedyną wadą jest gorsza twardość.

Szczególnie popularne są cyrkonie wykonane ze szkła ołowiowego, które składa się z tlenku ołowiu. Dzięki swojemu składowi kamienie te niesamowicie grają w świetle i mają połysk identyczny jak diamenty.

Gdzie wykorzystuje się diamenty syntetyczne?

Sztuczny diament jest szeroko stosowany przez fabryki biżuterii do produkcji luksusowej biżuterii, która nie tylko pięknie wygląda, ale jest również bardzo przystępna cenowo. Produkty ze sztucznymi kamieniami nie wyglądają gorzej i dobrze się noszą.

Ponadto uprawa sztucznych diamentów jest integralną częścią nowoczesnego przemysłu. Wykorzystuje się je do produkcji narzędzi o dużej wytrzymałości: pił diamentowych, tarcz polerskich, dłut, wierteł, skalpeli, noży, różnego rodzaju przecinaków i pęset. Maszyny i urządzenia wykonane z materiału diamentowego umożliwiają obróbkę najtrwalszych stopów i surowców. Ponadto diament zapewnia maksymalną precyzję maszyn i instrumentów.

Jak stworzyć sztuczny diament w domu

Niektórzy eksperci twierdzą, że można hodować syntetyczny diament w domu. Ale samodzielne wykonanie sztucznych diamentów będzie wymagało dużo wysiłku i czasu. Powiemy Ci, jak wyhodować minerał z soli, który wygląda trochę jak diament.

Aby stworzyć taki kamień, będziesz potrzebować soli kuchennej, szkła chemicznego, czystej kartki papieru i filtra laboratoryjnego. Najpierw musisz przygotować mały kryształ. Aby to zrobić, napełnij zlewkę solą do 1/5, napełnij ją do połowy ciepłą wodą i zamieszaj. Jeśli się rozpuści, oznacza to, że trzeba dodać trochę więcej. Sól należy dodawać, aż przestanie się rozpuszczać. Następnie przefiltruj roztwór do innego pojemnika, w którym wyrośnie kamień i przykryj papierem. Należy stale monitorować poziom roztworu. Kamień nie powinien znaleźć się w powietrzu. Jeśli roztwór wyparował, należy przygotować nowy i dodać go.

Osoby, które przeprowadziły takie eksperymenty, twierdzą, że w ciągu tygodnia domowy sztuczny diament powinien zauważalnie urosnąć.

Koszt sztucznego diamentu

We współczesnym świecie kamienie syntetyczne zajmują odrębny segment rynku jubilerskiego. Produkcja sztucznych diamentów jest stale udoskonalana. Naukowcy wymyślają nowe kamienie, które natychmiast zyskują masową popularność, podczas gdy starsze tracą popyt i stopniowo znikają z rynku. Na przykład w połowie XX wieku do biżuterii dodano sztuczny rutyl, aby imitować diamenty. Następnie zastąpiono go cyrkonią. A w latach 90. wszystkie poprzednie zostały zastąpione moissanitem.

Ceny sztucznych diamentów zależą od wielkości, szlifu i technologii produkcji. Wiele osób błędnie uważa, że kamienie syntetyczne to zwykłe szkło i nie widzi w nich żadnej wartości. Ale w rzeczywistości takie diamenty często kosztują dużo pieniędzy, a niektóre z nich są dość rzadkie. Dlatego inne odmiany sztucznego diamentu mogą kosztować więcej niż ich naturalne odpowiedniki.

Wśród diamentów syntetycznych za najpopularniejsze uważa się cyrkonie w różnych kolorach. Ich średni koszt za karat w formie ciętej waha się od 1 do 5 dolarów amerykańskich. A dobrze znany diamentowy analog moissanit kosztuje znacznie więcej - 70-150 dolarów amerykańskich za karat.

Istotnym czynnikiem wpływającym na cenę kamieni jest kolor. Zatem koszt żółtego diamentu wynosi 40-50 dolarów za 0,2 karata, natomiast za pomarańczowo-różowy kamień, w zależności od wielkości, trzeba będzie zapłacić około 3000 dolarów.

Światowi przywódcy

W ostatnich latach za światowych liderów w produkcji kamieni syntetycznych uznano Chiny, Japonię, USA i Rosję. Najbardziej aktywnie rozwijają ten obszar Chiny, stale wymyślając nowe technologie syntezy.

Na pytanie: jak wyhodować diament w domu? Znalazłem w piwnicy pudełko ołówków podarowane przez autora Nie ufaj nikomu poza sobą najlepsza odpowiedź brzmi Galia! Cóż, pieprzyć to… lepiej uprawiać pietruszkę… jest to bardziej konstruktywne i bez podpowiedzi…
Źródło: Pietruszka oznacza koper

Odpowiedź od Rzucić[guru]
Technologie można zapożyczyć z książki „Złoty klucz, czyli przygody Pinokia”. :))

Odpowiedź od Jovi[nowicjusz]
Mentalnie możesz....w swojej wyobraźni....

Odpowiedź od Spłukać[guru]
Co mają wspólnego diament i grafit? Wygląda na to, że nie ma nic. Diament jest przezroczysty, grafit jest ciemny. Diament jest twardszy niż cokolwiek na ziemi, grafit... Wystarczy przesunąć po nim palcem, a na palcu pozostanie ciemny ślad. Diament jest najbardziej niezwykłym izolatorem prądu elektrycznego. Nawet piorun nie jest w stanie go przebić. Grafit dobrze przewodzi prąd elektryczny i dlatego jest szeroko stosowany do produkcji elektrod. Diament jest gęsty i bardzo ciężki, natomiast grafit jest półtora razy lżejszy.
Aby przekształcić grafit w diament, wymagana jest temperatura dwóch tysięcy stopni i bardzo wysokie ciśnienie. Udowodniono, że to właśnie w tej temperaturze i pod takim ciśnieniem w głębi ziemi z grafitu powstawały diamenty
Niedawno, jesienią 1961 r., radzieccy naukowcy odnieśli zdecydowane zwycięstwo w tej trudnej sprawie. Niezbędny sprzęt powstał w jednym z instytutów naukowych w Kijowie. Kijowscy naukowcy zgłosili XXII Zjazdowi Komunistycznej Partii Związku Radzieckiego, że wyprodukowali już dwa tysiące karatów sztucznych diamentów. Diamenty syntetyczne zostały przetestowane podczas wiercenia otworów w bardzo twardej skale i okazały się znacznie mocniejsze niż diamenty naturalne.
Do pojemnika umieszcza się mieszaninę grafitu i metalu: niklu, żelaza, manganu itp. Stosuje się również stopy metali, takich jak nikiel i mangan. Synteza diamentu rozpoczyna się po stopieniu metalu. Wpływ metali na proces został szczegółowo zbadany, ale nadal nie ma całkowitej jasności w tej kwestii. Stosowane są głównie metale z grupy żelaza z różnymi dodatkami. W wielu patentach z różnych krajów „zatykają się” nie tylko wszystkie elementy, ale także wszelkiego rodzaju stopy i związki międzymetaliczne. Większość badaczy oceniających rolę metali w syntezie dzieli się na dwie grupy. Pierwsza grupa uważa metal po prostu za rozpuszczalnik węglowy, podczas gdy druga grupa kładzie główny nacisk na katalityczne właściwości metalu.
Temperatura i ciśnienie syntezy mają decydujący wpływ na kształt kryształów diamentu. W niskich temperaturach rosną głównie kryształy sześcienne, w wysokich - ośmiościany, w temperaturach pośrednich - prostopadłościany.
Obecnie rozwijane są również metody wytwarzania diamentów pod naciskami dynamicznymi wywołanymi obciążeniami udarowymi. Komorę krystalizacyjną w tym przypadku stanowi grubościenny cylinder z ruchomym tłokiem, nad którym umieszczony jest ładunek wybuchowy. Pod tłokiem w specjalnym szkle znajduje się warstwa grafitu. Po eksplozji ładunku przez grafit rozchodzi się fala uderzeniowa. Grafit poddawany jest działaniu ciśnienia do 150 kbar i temperatury 2500°C przez okres 3-6 milisekund. Następuje bezpośrednie przejście części grafitu w diament. W tym przypadku wraz ze zwykłym sześciennym diamentem powstaje jego sześciokątna modyfikacja - lonsdaleit, który występuje również w meteorytach.

Odpowiedź od Skarpetka[guru]
poprzez autosugestię

Odpowiedź od Test_Bot_№101010[guru]
Bardzo łatwe.
Bierzesz te ołówki (drewna nie trzeba usuwać, to związek organiczny, tam też jest dużo węgla) i wrzucamy pod prasę. Wystarczy 5-6 gigapaskali. I całość wstawiamy do piekarnika nagrzanego na 900-1400 stopni.