Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Brennur demantur ef ég set hann ofan í glóandi hraun?

Sigurður Steinþórsson

Þegar fastefni er hitað, bráðnar það eða gufar upp eftir aðstæðum -- og ef það er eldfimt og súrefni fyrir hendi, brennur það. Meðfylgjandi mynd sýnir jafnvægisástand kolefnis við mismunandi hita og þrýsting. Við þrýsting minni en 0,01 GPa (100 loftþyngdir) bráðnar demantur (sem hér er hálfstöðugur) ekki, heldur gufar hann upp við 3800 K (1 bar = 0,0001 GPa) til ca. 4500 K (0,01 GPa). Við hærri þrýsting bráðnar kolefni (breytist í vökva). Ef nægt súrefni er fyrir hendi, kviknar hins vegar í demanti við 900°C. Talið er að demantur myndist náttúrlega (þar sem hann myndast) á meira en 60 km dýpi, nefnilega við meira en 20 GPa þrýsting.

Kolefni við mismunandi hita og þrýsting. Kvarði þrýstings (P: gíga-paskal) er lógaritmískur, kvarði hita (T: Kelvin(K) = °C + 275) línulegur. Á lituðu svæðunum er einn hamur (kristall, vökvi, gufa) stöðugur, til dæmis gufa á græna svæðinu. Eftir feitu línunum eru tveir hamir í jafnvægi, til dæmis gufa + vökvi eða grafít + demantur. Í punktunum tveimur eru þrír hamir í jafnvægi: grafít + vökvi + gufa við 4500 K og 0,01 GPa, og grafít + demantur + vökvi við 4500 K og 10 GPa. Eitt GPa svarar til þrýstings á ca. 3 km dýpi í jörðinni, 10 GPa 30 km dýpis, en þrýstingur við yfirborð jarðar er 0,0001 GPa. Innan skástrikuðu svæðanna geta tveir hamir hamir verið saman þar sem annar er hálfstöðugur (metastable), til dæmis demantur innan stöðugleikasviðs grafíts.

Franski efnafræðingurinn Antoine Lavoisier (1743-1794) sýndi fram á það árið 1772 að demantur er hreint kolefni, C, því sé hann brenndur myndast aðeins koltvísýringur (C + O2 = CO2). Vegna þess hve þéttbundin kolefnisatómin eru í kristalgrind demants – sem gerir hann harðastan allra náttúrlegra efna – þarf mikinn hita til að kveikja í demanti, um 900°C. Til samanburðar kviknar í mó og pappír við um 230°C, viðarkoli við 350°C, reyklausum kolum (antracít) við 600°C, kolefnisdufti við 700°C og grafíti við 730°C. Grafít er annað kristalform kolefnis, og jafn-linast allra náttúrlegra steinda.

Hér brennur demantur í fljótandi súrefni.

Glóandi hraun getur verið á bilinu 700 til 1200°C heitt. Þess vegna ætti demantur að geta brunnið í fljótandi basaltbráð (1000-1200°C) ef nægt súrefni væri fyrir hendi; skorti það hins vegar mundi hraunbráðin breyta honum í grafít með tímanum (samanber fyrri myndina). Og sennilega yrði sú raunin: niðri í glóandi bráðinni er ekkert frítt súrefni, en við yfirborðið myndaðist snarlega köld skán á hraunið áður en nægilegt súrefni hefði borist að því með andrúmslofti til að kveikja í demanti.

Myndir:

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

8.9.2015

Spyrjandi

Arngrímur Bragason

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Brennur demantur ef ég set hann ofan í glóandi hraun?“ Vísindavefurinn, 8. september 2015. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=66106.

Sigurður Steinþórsson. (2015, 8. september). Brennur demantur ef ég set hann ofan í glóandi hraun? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=66106

Sigurður Steinþórsson. „Brennur demantur ef ég set hann ofan í glóandi hraun?“ Vísindavefurinn. 8. sep. 2015. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=66106>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Brennur demantur ef ég set hann ofan í glóandi hraun?
Þegar fastefni er hitað, bráðnar það eða gufar upp eftir aðstæðum -- og ef það er eldfimt og súrefni fyrir hendi, brennur það. Meðfylgjandi mynd sýnir jafnvægisástand kolefnis við mismunandi hita og þrýsting. Við þrýsting minni en 0,01 GPa (100 loftþyngdir) bráðnar demantur (sem hér er hálfstöðugur) ekki, heldur gufar hann upp við 3800 K (1 bar = 0,0001 GPa) til ca. 4500 K (0,01 GPa). Við hærri þrýsting bráðnar kolefni (breytist í vökva). Ef nægt súrefni er fyrir hendi, kviknar hins vegar í demanti við 900°C. Talið er að demantur myndist náttúrlega (þar sem hann myndast) á meira en 60 km dýpi, nefnilega við meira en 20 GPa þrýsting.

Kolefni við mismunandi hita og þrýsting. Kvarði þrýstings (P: gíga-paskal) er lógaritmískur, kvarði hita (T: Kelvin(K) = °C + 275) línulegur. Á lituðu svæðunum er einn hamur (kristall, vökvi, gufa) stöðugur, til dæmis gufa á græna svæðinu. Eftir feitu línunum eru tveir hamir í jafnvægi, til dæmis gufa + vökvi eða grafít + demantur. Í punktunum tveimur eru þrír hamir í jafnvægi: grafít + vökvi + gufa við 4500 K og 0,01 GPa, og grafít + demantur + vökvi við 4500 K og 10 GPa. Eitt GPa svarar til þrýstings á ca. 3 km dýpi í jörðinni, 10 GPa 30 km dýpis, en þrýstingur við yfirborð jarðar er 0,0001 GPa. Innan skástrikuðu svæðanna geta tveir hamir hamir verið saman þar sem annar er hálfstöðugur (metastable), til dæmis demantur innan stöðugleikasviðs grafíts.

Franski efnafræðingurinn Antoine Lavoisier (1743-1794) sýndi fram á það árið 1772 að demantur er hreint kolefni, C, því sé hann brenndur myndast aðeins koltvísýringur (C + O2 = CO2). Vegna þess hve þéttbundin kolefnisatómin eru í kristalgrind demants – sem gerir hann harðastan allra náttúrlegra efna – þarf mikinn hita til að kveikja í demanti, um 900°C. Til samanburðar kviknar í mó og pappír við um 230°C, viðarkoli við 350°C, reyklausum kolum (antracít) við 600°C, kolefnisdufti við 700°C og grafíti við 730°C. Grafít er annað kristalform kolefnis, og jafn-linast allra náttúrlegra steinda.

Hér brennur demantur í fljótandi súrefni.

Glóandi hraun getur verið á bilinu 700 til 1200°C heitt. Þess vegna ætti demantur að geta brunnið í fljótandi basaltbráð (1000-1200°C) ef nægt súrefni væri fyrir hendi; skorti það hins vegar mundi hraunbráðin breyta honum í grafít með tímanum (samanber fyrri myndina). Og sennilega yrði sú raunin: niðri í glóandi bráðinni er ekkert frítt súrefni, en við yfirborðið myndaðist snarlega köld skán á hraunið áður en nægilegt súrefni hefði borist að því með andrúmslofti til að kveikja í demanti.

Myndir:

...