Kim cương thường được ưa chuộng nhờ độ cứng cao nhất trong các loại đá quý tự nhiên và nhân tạo. Chúng giúp kim cương trở nên bền qua thời gian, sử dụng được lâu dài. Nhờ vậy mà kim cương được xem là biểu trưng cho một tình yêu vĩnh cửu. Thế nhưng, ít ai biết được tại sao kim cương lại cứng. Dưới đây là những lý giải cho vấn đề trên.
Có thể bạn quan tâm
Kim cương được xem là vật liệu cứng nhất trên Trái Đất. Tên của chúng bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “ không thể phá vỡ” hay “bất khả chiến bại”. Độ cứng của kim cương mang lại cho chúng khả năng cắt đáng kinh ngạc, cùng với vẻ đẹp hoàn mỹ.
Bạn Đang Xem: Vì sao kim cương rất cứng còn than chì lại mềm ?
Sự hình thành của của kim cương đã ảnh hưởng lớn đến lý do tại sao kim cương lại cứng. Mỗi viên kim cương chúng ta đang sử dụng, được hình thành cách đây khoảng 3.3 tỷ năm. Có tuổi đời lớn hơn khi loài người biết đến trái đất. Kim cương được tạo ra khoáng vật có chứa carbon, dưới nhiệt độ và áp suất cao ở sâu 100km dưới lòng đất.
Áp suất ở nơi này khoảng 4905000000 kg và nhiệt độ khoảng 12000. Đây là những con số khổng lồ, giúp sự kết tinh của cacbon thêm phần chặt chẽ. Mỗi một nguyên tử C sẽ được kết nối với 4 nguyên tử C xung quanh. Nhờ vào lực nén ở độ sâu rất lớn, giúp tinh thể có cấu trúc chắc chắn, bền bỉ và khó đứt gãy. Hiện nay, độ cứng của kim cương được xem là hoàn hảo, khi lên tới 10h Mohs. Mức cao nhất trong đá tự nhiên, cũng như nhân tạo.
Ngoài ra, nhờ vào độ cứng hoàn hảo những viên kim cương không những dùng để làm đẹp, mà chúng còn được thêm vào các công cụ như dao, máy khoan… để phục vụ cho ngành công nghiệp. Độ cứng hoàn hảo giúp kim cương có thể cắt, khoan một cách dễ dàng.
Tại sao than chì không cứng bằng kim cương?
Nhiều bạn khi đọc tới đây sẽ có chung một thắc mắc: Cùng được hình thành từ cacbon, nhưng tại sao kim cương lại cứng hơn rất nhiều lần so với than chì. Nguyên do chủ yếu là ở than chì, các nguyên tử cacbon được xếp thành lớp và hình thành ở phía trên. Điều này khiến các lực kết hợp giữa các nguyên tử giữa rất nhỏ. Vì vậy mà than chì rất dễ tách ra khỏi nhau.
Tại sao than chì không cứng bằng kim cương?
Ngược lại, với kim cương chúng cũng được hình thành cacbon nhưng chúng lại hoàn toàn sở hữu độ cứng rất cao. Lý do là vì kim cương được hình thành ở độ sâu 100 dặm, nơi đó có nhiệt độ và áp suất rất cao. Cacbon bị vùi lấp ở những lớp sâu trong vỏ Trái Đất. Nhờ vậy mà cacbon mới có khả năng kết tinh cao tạo nên một tinh thể có cấu trúc rất bền chắc nên có độ cứng rất cao.
Tính chất vật lý của kim cương
Màu sắc
Màu sắc của kim cương thật sự rất đa dạng: không màu, xanh dương, xanh lá cây…. Những viên kim cương có màu sắc càng nổi bật, thì giá trị chúng càng lớn.
Xem Thêm : wild crazy sex là gì – Nghĩa của từ wild crazy sex
Nguyên nhân tạo ra màu sắc chủ yếu là do trong quá trình hình thành đá bị lẫn tạp chất. Ngoài ra, Nitơ là cũng là một lý do chính dẫn đến kim cương có màu sắc. Hầu như các loại kim cương có nguồn gốc tự nhiên đều có chứa Nitơ. Vì vậy những viên đá không chứa Nitơ thật sự rất hiếm và có thể không tồn tại.
Kim cương có nhiều màu sắc đa dạng, do tạp chất trong quá trình hình thành
Độ bền nhiệt độ
Ở áp suất khí quyển 1atm, kim cương sẽ có tính chất giống than chì và chúng có thể bị phân hủy. Kim cương sẽ bị cháy ở nhiệt độ khoảng 8000°C trong điều kiện có đủ oxy.
Với nhiệt độ và áp suất bình thường, thì viên kim cương có thể biến thành than chì sau một khoảng 15 tỷ năm. Bằng khoảng thời gian hình thành vũ trụ cho đến nay.
Tính chất quang học
Kim cương có khả năng tán sắc tốt, do kim cương sở hữu chiết suất biến đổi nhanh và bước sóng ánh sáng. Điều này giúp kim cương có khả năng biến những tia sáng trắng thành tia sáng màu sắc. Điều này giúp tạo nên sự hấp dẫn cho trang sức kim cương. Chiết suất của loại đá quý này khoảng 2.417, gấp 1.5 lần chiết suất của thủy tinh.
Tính dẫn điện
Ngoại trừ những viên kim cương xanh dương, thì các loại kim cương còn lại đều có khả năng dẫn điện tốt. Lý do là vì trong kim cương xanh không chứa các tạp chất dẫn điện.
Tính dẫn điện của kim cương
Mong rằng những chia sẻ trên giúp bạn hiểu hơn về tại sao kim cương lại cứng. Nguyên nhân chủ yếu là do quá trình hình thành đầy khắc nghiệt của kim cương khiến chúng trở nên bền bỉ và chắc chắn.
Hiện nay kim cương tự nhiên không còn là sự lựa chọn hợp lý vì mức giá quá cao, thay vào đó người dùng có thể lựa chọn Moissanite, một loại khoáng thạch có vẻ đẹp và đặc điểm tương đồng gần như hoàn toàn kim cương tự nhiên nhưng có mức giá tốt hơn rất nhiều.
Bạn hãy xem thêm:
Xem Thêm : 3 blind mice là gì – Nghĩa của từ 3 blind mice
Hiện tại Jemmia có 3 Showroom để quý khách hàng trải nghiệm trực tiếp kim cương tự nhiên có chứng nhận GIA tại:
Tại sao kim cương lại rắn và cứng đến như vậy?
Bạn có thể chưa từng nghĩ đến chuyện than chì đen sì sì và đá kim cương sáng lấp lánh là anh em ruột, đều là cacbon nguyên chất tồn tại trong giới tự nhiên, chỉ có điều là tướng mạo và tính cách của chúng khác nhau mà thôi.
Than chì rất mềm, chỉ cẩn gạch nhẹ trên giấy da đã để lại vết màu đen xám trên đó rồi, ruột bút chì dùng than chì để chế tạo ra. Kim cương là “nhà vô địch” về độ cứng trong số các khoảng vật: nhân viên bán hàng trong cửa hàng kính dùng dao nạm kim cương để cắt kính, không có vật nào mà không “róc theo dao” cả. Trên mũi khoan của máy khoan thăm dò quặng có nạm kim cương, điều này có thể tăng nhanh tốc độ khoan xuống đất của nó; dao kim cương còn có thể dùng để gia công các kim loại cứng rắn khác nữa.
Than chì và kim cương đều là thành viên của gia tộc cacbon, tại sao độ cứng của nó lại khác xa nhau như vậy?
Thì ra, nguyên tử cacbon trong phân tử than chì xếp theo dạng tẩng, độ liên kết giữa các tẩng nguyên tử là rất nhỏ, cũng giống như một bộ tú lơ khơ xếp lại vậy, chúng rất dễ bị trượt và tung ra. Còn nguyên tử cacbon của kim cương lại là kết cấu hình khối được xếp gọn gàng, mỗi nguyên tử cacbon đều liên kết trực tiếp và chặt chẽ với nguyên tử cacbon khác, tạo thành một thể kết tinh chặt chẽ, do đó nó rất cứng.
Sản lượng của kim cương thiên nhiên là rất nhỏ, thường ẩn cư ở những vùng sâu của Trái đất. Chỉ có ở nhiệt độ rất cao và áp lực lớn thì cacbon trong lò luyện dưới đất mới có khả năng thông qua quá trình kết tinh thiên nhiên để hình thành đá kim cương quý giá. Do sản lượng kim cương thiên nhiên ít, giá lại đắt cho nên, mọi người thường lợi dụng nhiệt độ cao và áp suất cao để chế tạo đá kim cương.
Những tính toán đã chứng minh rằng: Thể ổn định ở áp lực bình thường của cacbon là t han chì, còn đá kim cương thì phải ở nhiệt độ cao 2000 độ C và áp suất cao 5.065 x 106 Apmốtphe mới đạt được trạng thái ổn định. Trong mấy năm gẩn đây, con người đã biến than chì thành kim cương trong những điều kiện tương tự.
Chất rắn kết kinh. Chất rắn vô định hình – Bài 8 trang 187 sgk Vật lý lớp 10. Tại sao kim cương và than chì đều được cấu tạo
Tại sao kim cương và than chì đều được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon, nhưng chúng lại có các tính chất vật lí khác nhau?
Hướng dẫn giải:
Kim cương và than chì được cấu tạo bởi cùng một loại hạt từ cacbon nhưng vì chúng có cấu trúc tinh thể khác nhau nên tính chất của chúng rất khác nhau. Ví dụ than chì mềm và dẫn điện, còn kim cương rất rắn và cách điện.
Nguồn: //quatangtiny.com
Danh mục: Blog
Cấu trúc phân tử của kim cương làm cho nó trở nên cứng, vì kim cương bao gồm các nguyên tử cacbon liên kết chặt chẽ với nhau theo cấu trúc mạng tinh thể. Các nguyên tử được liên kết chặt chẽ thông qua liên kết cộng hóa trị trong đó hai nguyên tử chia sẻ một điện tử. Một đơn vị tứ diện bao gồm năm nguyên tử cacbon, với một nguyên tử cacbon chia sẻ electron với bốn nguyên tử còn lại. Một phân tử cực mạnh được hình thành từ liên kết tứ diện của năm nguyên tử cacbon.
Ở dạng tự nhiên, cacbon không cứng lắm. Dễ dàng nghiền nát khi tác dụng đủ lực. Tuy nhiên, cấu trúc cacbon thay đổi đáng kể khi cacbon chịu áp suất và nhiệt cao. Nó biến đổi từ một cái gì đó mềm thành một cái gì đó cực kỳ cứng. Các nguyên tử cacbon nén và tạo thành một cấu trúc kết tinh cô đặc cao, mang lại cho kim cương độ cứng đặc biệt và các đặc tính có giá trị.
Dạng kết tinh của cacbon được tạo ra từ áp suất và nhiệt cực cao dẫn đến việc tạo ra kim cương. Kim cương cực kỳ cứng vì chúng đã kết tinh trong một hình dạng nguyên tử đặc biệt do nhiệt và áp suất trên trái đất ở độ sâu 140 đến 150 km. Để tạo ra một viên kim cương phải mất một thời gian dài và chúng thường được đưa lên bề mặt Trái đất thông qua một vụ phun trào núi lửa. Trong Thang đo độ cứng Mohs, kim cương xếp hạng 10, đây là kim cương cứng nhất trong thang đo.