登陆注册
31839000000022

第22章 人造金刚石的制取

骗局追溯

人类很早就认识了金刚石,坚硬透明的金刚石经过打磨,称作钻石,被列为世间珍品。同时,在一段漫长的岁月里,它也一直是个谜,谁都不知道它是由什么东西构成的。

随着近代化学的兴起,科学家们开始研究金刚石。1772年,法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743~1794)首先证明,天然金刚石原来就是单质碳的一种特殊晶体,并指出了由其他状态的碳可以制得金刚石。1797年,英国化学家台南特(S.Ten-nant,1761~1815)做了一个令人感动的实验,他把自己拥有的贵重金刚石燃掉,以分析所放出的气体,结果弄清金刚石不过是由纯碳构成的。以后,他又对大量生产金刚石的南非金伯利地区的地质进行研究,了解到金刚石是受地下的高温、高压而生成。

那么,对碳施以高温、高压,能不能造成金刚石呢?

根据这种想法,人们做了许多实验。最初宣告成功制出金刚石的人是英国的霍尼(J.B.Hanney),这是1880年的事。霍尼使用了石蜡等碳化氢物质作为碳源,把它同骨油及金属锂混合,放入铁管中密封加热到白炽化。霍尼自称实验了八十多次,多数是以瓦斯泄漏和爆炸告终,但在没有破裂的三根铁管中却发现了坚硬、透明的小颗粒,霍尼说这就是金刚石。他当夜向上报捷,人们开始对他的工作给予很高的评价,但后来因没有人能按照所说的实验重复出结果,也就转为冷淡、怀疑,甚至于嘲笑了。

13年后,法国化学家莫瓦桑宣布人造金刚石成功,并很快获得了科学界的承认。

莫瓦桑是大学教授,在无机化学领域有重大贡献。1886年,莫瓦桑第一次在世界上取得单质氟,实验中曾屡遭失败,其间因中毒被迫中断过几次实验,最后终于取得成功。后来莫瓦桑又利用自己发明的高温电炉制取了碳化钙和碳化硅。这些成就及顽强拼搏的科学精神使莫瓦桑在化学界的声威大振。

莫瓦桑在已有成果的基础上开始探索人造金刚石。起初,他想通过制造氟碳化合物后再除去氟的办法得到金刚石,接着又期望碳能结晶形成金刚石,可是这些做法没能成功,仅得到些石墨的残留物。后来,莫瓦桑又设想利用高温电炉把掺有碳的铁熔化,然后突然投入冷水中,铁水表面受冷而急剧收缩时会产生强大的应力,使包裹在其中的碳按着金刚石的结构排列就位,再用酸将铁溶解出来,就可能得到金刚石的小结晶体。这位具有较高科学素养的科学家,沿着自己设计的路子走下去了。1893年2月的一天,莫瓦桑把碳铁化合物溶解于酸后得到一种淤泥状的物质,在显微镜下观察,看到其中含有微小的闪闪发光的八面体,其中竟有一个长度达0.7毫米。

莫瓦桑兴高采烈地向科学院和报界报告人造金刚石获得成功。由于莫瓦桑近年来在氟化学研究和发明电炉方面取得的声誉,再加上他是一位正直的学者,科学界普遍相信他,人们都真的以为人造金刚石成功了。因为当时世界上排于前五位的一颗钻石被称为“摄政王”,所以人们便把莫瓦桑制得的金刚石颗粒中的佼佼者也誉为“摄政王”。

真相揭密

莫瓦桑真的制取出人造金刚石吗?

尽管没有人对莫瓦桑的人格表示怀疑,但是人们总是不能像莫瓦桑本人那样满足于人造金刚石的一次实验,不管是从科学研究的需要出发,还是从实际需求出发,都希望在莫瓦桑的基础上前进,并尽快转化为实用生产技术。有许多人按照莫瓦桑的设计思路去做实验,可都没有什么结果。科学家们不得不开始怀疑,并从“证实”转向“证伪”。经帕森斯(SirC.Parsons)所做的实验证明,根本得不出金刚石。后来人们从莫瓦桑的遗孀那里了解到真情,原来莫瓦桑当年的助手对无休止的反复实验感到厌烦,又想令莫瓦桑满意,就偷偷地做了手脚,将一颗天然金刚石混入实验材料中,这样便有了“摄政王”的出现。可怜的莫瓦桑,至死也不知道自己受了骗,进而又以自己的名义欺骗了世人。

直到20世纪30年代,科学家终于搞清楚,在一般实验里是不能炼出金刚石的。石墨要转化为金刚石,至少需要15000个大气压。而莫瓦桑实验中用铁水收缩所能获得的至多只有几千个大气压。这样,人造金刚石的关键就在于怎样获得高压。

由于美国著名的高压物理学家,布里奇曼(D.W.Bridgman,1882~1961)的研究,使获得超高压成为可能,1947年,布里奇曼对石墨转化为金刚石作了高温下的超高压实验。20世纪50年代,高压技术进一步发展,为新的实验提供了条件,1955年,美国通用电气公司的科学家们在布里奇曼工作的基础上,设计了金属(铬、锰、铁、镍等)催化法,使用一套1600℃和7万个大气压的设备,终于使石墨人工转为金刚石获得成功,这是人类历史上的第一次真正的人造金刚石的成功。

人造金刚石的现代技术是使用1400℃至1500℃的温度和5.5万至6万大气压,使溶于铁、镍催化剂熔体中的碳沉积到金刚石籽晶上,这样可得到直径6毫米的大颗粒金刚石单晶。今天,人造金刚石在科学研究和工业生产中已获得广泛的应用。

同类推荐
  • 探索失踪之谜

    探索失踪之谜

    本书为少年课外阅读,补充少年知识的教学课外辅助读物。本书选取了适合少年阅读的关于科技发展、科学探索的知识问题。
  • 揭开神秘大洋的面纱

    揭开神秘大洋的面纱

    《揭开神秘大洋的面纱》将带领读者走进浩瀚的海洋,探索神秘莫测的海洋动物世界,认识千奇百怪的生命,了解各种有趣而又鲜为人知的海洋动物生活习性。同时,揭开生物资源与人类之间的关系,从而增强人们保护海洋生物的意识。揭开神秘大洋的面纱,给青少年全方位的有关海洋知识与科技的体验。
  • 文化未解之谜(世界未解之谜精编)

    文化未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 历史故事与趣味

    历史故事与趣味

    为了引导中小学生培养对各门学科的兴趣,我们特地选编了这套“中小学生趣味阅读”丛书,包括《语文故事与趣味》《作文故事与趣味》《文学故事与趣味》《数学故事与趣味》《科学故事与趣味》《军事故事与趣味》《历史故事与趣味》《动物故事与趣味》《植物故事与趣味》《艺术故事与趣味》共10册。这套丛书从不同的学科、不同的角度介绍了培养兴趣的重要性和培养这些兴趣的方式方法,并详细讲解了各个学科的名人成才故事,涉及少年儿童必须知道的许多知识领域,具有很强的系统性、实用性和现代性,是一套小小的百科全书,非常适合少年儿童阅读和收藏。
  • 大数据与云环境下国家信息安全管理研究(谷臻小简·AI导读版)

    大数据与云环境下国家信息安全管理研究(谷臻小简·AI导读版)

    本书研究了大数据和云环境下信息安全的特点,探讨了新环境下信息安全管理范式的转型,提出了新环境下信息安全的新特点和国家信息安全管理范式创新转型的战略和政策路径。
热门推荐
  • 汉家衣裳

    汉家衣裳

    华夏复兴,衣冠先行;始于衣冠,达于博远。你可知,在中国有一套衣裳名叫汉服?它是属于华夏民族自己的传统服饰,其来历源远流长,起于黄帝,盛于汉唐,止于满清,然而它却从未消亡。时至今日,一场名为“汉服复兴运动”的民间社团活动正在中华大地之上悄然兴起,他们燃烧着满腔的热情,为了“着我汉家衣裳,兴我礼仪之邦”的梦想而无私的付出,默默的努力。
  • 以情继往

    以情继往

    从美国回来的她,与他再次相遇,又经历了点点滴滴,是他们更加了解彼此,更加相爱,而他们的身世之谜,慢慢表露他们是兄妹?!乔洋和晓萻结婚,还有了孩子,但乔洋的前女友回来啦,使他们的婚姻支离破碎,他们该怎么办柏默和小黎的爱情,虽不是一帆风顺的,但他们所有的分离都是被迫,始终忠诚于对方
  • 地明之时之大陆硝岛上

    地明之时之大陆硝岛上

    风起云涌的年代,谍战纷飞,我们和敌人的输死拼搏意念是什么?
  • 水遇安之则成墨

    水遇安之则成墨

    十五岁的赵安之不觉得坐在她前面的温水墨有什么特别之处,二十五岁时她发现,这个男人的特别之处就是在她心里很特别。十五岁的温水墨是落寞寂寥的,坐在他身后的赵安之正与他相反,她开朗,活泼,像冬日里的一抹艳阳,后来,他好像明白,这抹艳阳,一直都在他的生命里,十五岁,二十五岁,三十五岁,四十五岁。。。。
  • 农门医后

    农门医后

    林姗姗意外穿越成了个小娃娃,学医术,开酒楼,带领全家发家致富奔小康。眼看这小囡囡出落的越发亭亭玉立,引来了无数的追求,某女表示这做个安静的美少女咋就这么难呢...这也让某王爷整天砍桃花砍的心累……某天夜晚,某王爷跪在搓衣板对着某女说道:“夫人,是我死,还是你留下”某女抖着双腿欲哭无泪,“我留下,我留下”【宠文,一路宠到底】
  • 醉红妆之乱世妖女

    醉红妆之乱世妖女

    意外穿越,意外地捡了个权势滔天的王爷当老公,小生意做的那叫一个风生水起。?(?>?<?)?等等,怎么还附赠了一个郡主的身份?还是敌国的公主?还是敌国的圣女?还有个青梅竹马的男友?林念觉得自己的脑子都不够用了。好不容易在老公的威逼利诱之下选了一个身份,结果,怎么又回到现代了!林念:(摔手机(╬◣д◢))作者你特么玩我呢???
  • 我的邻居有点甜

    我的邻居有点甜

    五年前,因为诬陷和背叛,方茵茵选择放下一切出国。五年后,为了完成爸爸的遗愿回国,顺带发家致富。谁承想,一个男人从天而降,不仅扰乱她计划,还像牛皮糖一样甩不开。
  • 霸剑神尊

    霸剑神尊

    剑起斗破苍穹,剑转纵横古今,抡剑怒斩强敌,一人一剑,万界唯我独尊,唐谦、墨荣、琦玉、血鬼、唐云、毒巫……一场凶与险,善与恶间的生死大战,正道与邪道的开天大战,剑者、刀者、拳者、魔者、妖者、异族……万界争雄,由谁称霸?
  • 文爆王

    文爆王

    高中生因为一篇小说让自己有了创作梦想....
  • 冰帝

    冰帝

    一个普通的少年,对战怪力熊,撕烂食人蜂!冒生命危险,打异兽,食晶核,努力修炼!逍遥异世,纵横人生,成为一代冰帝的传奇故事!