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UC头条:钻石是什么东西? 科学家把钻石放到真空管, 一加热, 奇迹出现了

 柠檬猪nyzbh9re 2019-12-02

提起钻石,大家都知道一句广告词,叫“钻石恒久远,一颗永留传。”

今天不谈背后的天才商业策划,谈一下钻石是不是真的恒久远呢?

钻石的结构非常稳定,不怕酸,也不怕碱,硬度也非常之高。看上去确实比较恒久远,但一位哥们准备亲自尝试一下。

这位哥们叫拉瓦锡,传说中的化学之父,化学元素这个概念就是他提出来的。

在1722年开始,他开始迷上了玩火,试着把物质点燃了之后看看会发生什么。

也许是有钱太任性,他是法国的税务官,有没有挪用公款搞研究不知道,反正他买了一颗钻石准备烧来看看。没错,人家买钻石是求婚,他买钻石只是为了点一根烟,不是,就是烧一烧。

他把这颗钻石(不知道多少克拉)放在一个玻璃灯罩里,然后用放大镜把日光聚焦在金刚石上,奇迹,不,悲剧发生了。坚不可摧的金刚石竟然开始燃烧起来,最终玻璃灯罩里只剩下了一团无色的气体。

拉瓦锡把这些气体导入澄清石灰水,最终得到了白色的碳酸钙沉淀。

从而得出结论,钻石燃烧后的气体是二氧化碳。这么值钱的东西燃烧后就是二氧化碳,这不跟炭是一样一样的吗?

事实上,钻石就是碳组成的单质。

拉瓦锡用钻石来证明了这一猜想,说明贫穷再一次限制了我的想像。

最后介绍一下拉瓦锡的结局吧。

拉瓦锡除了是一个化学家,还是一个包税官,他花五十万法郎包下了法国的食盐和烟草的征税权,还是皇家火药监理和财政委员。等于是红顶科学家。

在法国搞革命时,他因为这个身份被处以死刑。

对于他的死,数学家拉格朗日痛心地说:“他们可以一眨眼就把他的头砍下来,但他那样的头脑一百年也再长不出一个来了。”

在死亡前一刻,拉瓦锡还在做实验,他让刽子手砍下自己的头后,一定要数一下自己眨了多少下眼睛,因为他想研究,人死后是否还有感觉。据说,拉瓦锡的脑袋掉地后,一共眨了十一次,这是他最后的研究。

拉瓦锡的生命结束了,钻石的故事还在延续。

到了1772年,又一位土豪科学家准备用钻石来做研究,这位土豪科学家叫摩尔沃,他倒不像拉瓦锡那么有钱,这颗钻石是他买来给未婚妻的。可钻石一到手,他就想起了拉瓦锡的试验。

这种感觉就像玩古玩的看到红木就想车珠子一样,他就想拿来做一下试验。

这一次,他把钻石放到真空管中加热。经过一番神操作之后,他打开了装置发现闪闪发光的钻石不见了,里面只有一块黑乎乎的东西,不用检测,一眼就能看出来,这是一块石墨,跟大家铅笔里的东西差不多。

难道钻石就是石墨的另一个存在形式?

那问题来了,钻石可以变成石墨,那同理,石墨在进行某些操作下,也一定能够变成钻石。

这个诱惑就太大了,简直就是进阶版的点石成金。

于是,掌握科学技术的炼金术们纷纷开启了自己的石墨变钻石的道路。

这其中,有一位宣称自己掌握了炼钻石术,这位也是一位神级大伽,他的名字叫莫瓦桑。

他最大的贡献就是提炼出了氟。

氟是一种极为危险的化学物,人称死亡元素。

1813年,英国化学家戴维用铂做容器,然后给容器里的氯化银通电。结果放入的电极全部被腐蚀殆尽,戴维虽然没有当场死去,但身体受到重大影响,五年后就去世了。

法国科学家盖·吕萨克和泰纳也准备这么干,结果双双住院。

爱尔兰的诺克斯兄弟一起研究,哥哥中毒差点死亡,弟弟入院住了三年。

莫瓦桑也开始了研究,他觉得电解的方法是正确的,但必须在低温下进行,而且要采用非金属氟化物。

莫瓦桑开始采用三氟化砷进行电解,结果氟没制出来,他本人却因为砷中毒,住进了疗养院。

出院后,他改变了方向,电解氟化氢。这一次,他终于成功捕抓到化学元素中的死神氟。

他因为这个成就获得了1906年诺贝尔化学奖。

他能在这一年获奖,可是相当牛的,因为他打败的是化学之神,化学元素表的编制者门捷列夫。

有人说,门捷列夫是跟瑞典的一位化学权威关系不好,导致落选。当然了,门捷列夫没得诺奖,不是门捷列夫的遗憾,是诺贝尔奖的遗憾,要是诺贝尔泉下有灵,棺材板都会按不住。

但莫瓦桑之所以能获奖,还因为一个成就给他造了势,就是把石墨提炼成钻石。

他的具体方法如下:把铁镕化,然后加进碳,使碳处在高温高压状态下,最后收获钻石。

理好像是这么一个理啊。

那就干吧,莫瓦桑恰好有高温电炉,就一次又一次把把铁化成铁水,把碳投入铁水,然后再把渗有碳的熔融铁倒入冷水中,遇冷铁会急剧收缩,就会产生压力,压力下,碳原子就能排列成正四面体的大晶体。再用稀酸把铁融掉,不就可以得到钻石了?

莫瓦桑跟自己的助手一次又一次重复着这个实验,最终在1893年的时候,他们在残留物中发现了一颗0.7mm的晶体。

钻石终于炼成了!

而莫瓦桑炼出钻石后,也没有大批量的生产钻石,而把自己的精力投入到别的研究。等他去世,也就是他获诺奖的第二年。对了,门捷列夫跟他是同一年去世的。等于去年的诺奖之争,是两个化学大神的狭路相逢,无论谁赢,都注定有一个人会拿不到诺奖。

莫瓦桑去世后,很多商人找上门,要买他的研究手稿,准备石墨变钻石。

可最终,他们拿着买来的研究手稿,怎么也没办法复制莫瓦桑的成功。

最后,是莫瓦桑的助手说了实话,当年助手跟着莫瓦桑炼钻石,因为一遍又一遍的实验,让他感到绝望,最终,他花自己的毕生积蓄买了一粒钻石扔了进去。

那么,石墨到底能不能换成钻石呢?

到了1955年,终于有人找到了方法。。

这位化学家叫霍华德·特雷西·霍尔,是通用电气的一名员工。当时他提出了一个可能造出人造钻石的方法,但需要一千美金经费。

申请经费时,公司直接拒绝了,让他干点正事。

于是,他只好自己动手,最终搞出了一个装置,将炭混进铁中,再采用高压,是的,他使用的方法也是莫瓦桑的方法,只是设备更先进,技术加以改良,产生的压力更大,最终,霍尔将石墨变成了钻石。

不过,他的这个功劳却被通用电气给夺走了,公司只给他十美元的奖金,还把他发明的压力机申请了专利。

在霍尔跳槽后,顺手就禁止霍尔继续研究这个装置。

可霍尔只用几个月,又拿出了一个四面体压力机,压力更强,也就更容易造出钻石头,而且完美绕开了通利电气的专利。

后面,霍尔还成立了自己的钻石公司。

现在人造钻石的技术越来越成熟,造价也越来越低。中国生产的钻石以千吨计,尤其是河南钻石工厂很多。也许用不了多久,大家可能用白菜价买到大克拉的钻石。

而且你很难分出来谁是天然钻石,谁是人造钻石,甚至人造钻石纯度更高,没有任何杂质,而中国,是人造钻石最大的产地。

这都是化学的魅力。

中国现在也出来了不少化学牛人,比如鲍哲楠。

她是南京人,父亲是南京大学物理系教授,母亲是南京大学化学系教授。到了上大学的年纪,她本科没读完,就到芝加哥大学留学,老师是华裔高分子化学家于鲁平。

因为成绩优秀,毕业就被贝尔实验室录取,在这里工作八年后,被斯坦福大学请去当教授。现在是美国最优秀的化学家之一。

研究什么呢?比如会自动断电的锂电池,能够感受压力的人造皮肤,柔性电路板,以后电脑可以卷起来了。

中国将来也需要这样优秀的化学家。甚至需要非常多这样的化学家。因为化学在人类生活中的应用太广了。像日本工业这么发达,跟化学发达也有关系,今年日本诺奖获得者吉野彰就是一位化学家。

我们国家还是应该加大化学教育。

化学通常是在初三才开始学,这时候往往有一个现象,就是喜欢化学的会觉得化学特别容易,不喜欢的觉得很难。而且初三到了各种课程都很紧张,没有时间让孩子去调整,你接受得快,化学就能学得好,如果接受得慢,等调整过来,你会发现,初三已经结束了。

那怎么办?其实学化学,可以在小的时候就从身边学起,化学就是我们身边的元素,让孩子了解这些元素在生活中的应用,对化学元素有一个初步的基础,到了初三,就很容易上手,他听得懂,自然就会对化学感兴趣。

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