“把2B铅笔的笔芯放入烤炉烤上那么3分钟,取出来后按一下,你总它会碎,就用夹子,夹夹看看有没有钻石。先用水小小的冲一下,如果运气好真能得到钻石”。
铅笔芯在我们生活中很常见,我们不用花很多钱就可以在任何文具店买到。可你能想到吗,和“铅笔芯”是同一种物质组成的东西,竟然要花几千块甚至几千万才可以买的呢!这个东西就是闪闪、亮亮的漂亮钻石。黑皮肤的铅笔芯和明亮美丽的钻石,居然有这么近的关系。
首先,我们来看看铅笔芯和钻石到底是由什么构成的。写字用的铅笔芯,主要是由碳做成的。铅笔工厂把碳粉用机器压成细长的小棍子,就变成了我们用的铅笔芯。铅笔芯里的碳粉小颗粒之间,结合得并不紧密,它们里面的碳粉颗粒总是手拉手连在一起,所以我们只要使劲一掰铅笔芯,它们之间的小手就松开了,铅笔芯也就断了!
古代的炼金术士和炼丹术士是现代合成化学家的先驱,然而他们虽积累了一些经验,但教训也是很惨痛的。17世纪,出现了现代化学的萌芽,但直到19世纪初,还流行一些错误的观点。例如,当时错误地认为“从生物体内分离出来的物质是由一种神秘的‘活力’所创造的,因此叫有机物(有生机之物),以区别于从矿物中分离出来的无机物(无生机之物)”,“有机物不能从无机物来制造,不可能人工合成”。这种观点曾一度统治着化学界,阻碍着化学的发展。1828年,德国化学家维勒(F Wohler 1800—1882)用人工方法从五机物合成了人尿中的尿素。之后有更多的有机物被合成,1845年合成了醋酸,1854年合成了油脂等,这时“活力论”才彻底被否定了,人类终于突破了有机物不能由人工合成的禁区。从此,有机化学进入了合成的时代。
20世纪以来,合成化学在其他学科的推动下得到了很大的发展,为科学研究和新材料的来源等开拓了新的领域。人们了解了分子的结构、性能,有可能合成各种各样的有机物。在研究了茧丝结构后,经长期探索,于1928年成功地合成了“人造茧丝”,即现在说的尼龙丝。这一发明,促进了有机高分子合成化学的发展,20世纪三四十年代后,陆续合成了很多有机高分子材料,制成了很多新的产品,如塑料、橡胶、纤维、涂料、香料、黏结剂、离子交换树脂等等,用于工农业、国防以及人民生活等方面。
无机合成为发展有无机材料等方面提供了美好的前景。新型无机材料已广泛应用于国民经济的各个领域,如耐高温、耐高压、耐低温、光学、电学、磁性、超导、储能与能量转换材料等,以及促进石油化工发展的催化材料。近几十年来,发展了一系列质量小、强度高、耐热性能好的无机纤维,如硼纤维、碳纤维等,同时还合成了氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等耐高温材料。人们还把各类陶瓷与金属、无机纤维等做成复合材料,用途更加广泛。
合成化学提供的新材料,使空间技术、原子能工业、海洋资源开发等得到进一步发展。登上月球的宇航员的宇宙服,是由合成材料制成的;制取浓缩的铀235;所需耐腐蚀的含氟材料也是合成的;在高子交换树脂基础上发展起来的离子交换膜,在淡化海水、人造肾、药物的定时释放等方面都起着很重要的作用。
合成化学也促进了农业现代化。合成氨制成化肥,以及生产的植物生长调节剂(如矮壮剂、除草剂、催熟剂等)和各种农药,如化学合成的第三代农药──昆虫激素等,提高了农业产量。
合成化学提供了很多药物生产的新途径,合成了磺胺类、抗生素类、维生素类以及口服避孕药等。现在很多镇痛剂、麻醉剂、防腐剂、催眠剂等都是合成出来的。合成化学与生物学、物理学等学科的密切配合,预计将来在征服疾病如癌症、精神病,以及控制遗传,延长人类的寿命等方面会发挥重要作用。
1965年,我国在世界上首次合成了由51个氨基酸组成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。到20世纪80年代,我国又在世界上首次合成了一种具有与天然分子化学结构相同和完整生物活性的核糖核酸(酵母丙氨酸转移核糖核酸),这标志着人类在探索生命科学的历程中向前迈进了重要的一步。
用化学方法还可以合成宝石、钻石,如手表中的红宝石就是掺有一些金属铬的氧化铝。
总之,合成化学不仅可以仿制自然界存在较少的物质,而且还创造了很多自然界不存在的物质,对科学的发展和人类的进步起着非常重要的作用。
CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉淀法)钻石是以一块钻石晶片为母石,在反应炉中通电的方式,让甲烷中的碳分子不断累积到钻石晶片上,经过一层层累积,可形成纯碳原子组成的钻石原石。为使CVD的钻石“生长”顺利,碳源常用已具钻石结构的甲烷。这种“长大”的钻石,成分与矿钻并无二致,是纯净的碳原子,是100%的真钻,其价格仅为矿钻的一半到1/3。
在早前,世界上最大的钻石供应商,戴比尔斯宣布涉足合成钻石领域,子公司将会售卖1克拉大小的合成圆钻,每个钻石会带标记来区分。
天然钻石其实并不少见,珠宝级的钻石少见一些,但是今天的钻石地位得益于“钻石恒久远,一颗永流传”的营销奇迹和整个钻石行业的垄断销售模式。随着戴比尔斯对钻石业的控制力下滑,实验室合成技术的成熟,钻石行业受到冲击是迟早的事,这时候主动进入合成钻石领域,戴比尔斯还是很聪明的。
回到问题上来说,基本上,人造钻石和天然钻石没有区别,只有仪器上才能看出区别。
如果是合成立方氧化锆或者莫桑石,那化学成分和钻石都不一样,更本不是一个东西。火彩,密度,硬度都不一样,戴手上没有钻石光彩夺目的感觉。
如果是实验室合成钻石,CVD这一类的化,几乎看不出太大差异来,只能通过大型仪器检查,测红外光谱等等属性。
自然环境下,钻石生产过程中变数很多,全球的钻石中大约15%能达到宝石级的品相,剩下的都不够纯净,或者是多晶结构。所以天然钻石分为宝石级钻石和工业级钻石两种。工业级的钻石,人工合成技术已经很成熟了,在市场上有很好的销路。而且,工业使用,没有人关心是不是天然的。宝石级的合成钻石,技术还比较新,实验室下的合成方法很多,各有利弊。不过人工合成可以直接得到单晶,纯净度也不错。在肉眼下,在宝石级别,天然钻石和人工钻石是没有区别的。上仪器的话,光学特性有一定的区别。人工合成是IIa型钻石,这是鉴定的重要特征。
就像其他宝石一样,人工技术会越来越成熟,但是消费市场会分级,有钱人会继续买天然钻石的。
钻石辨别真假小窍门:
1、滴水法
天然钻石的质地坚硬细腻,在表面上滴一滴水,如果是真钻,水滴会长时间不散,或者朝其表面哈气,真钻表面水汽能很快消失,反之即为假钻。
2、验硬度
天然钻石是自然界中最硬的宝石,用锋利刀具在其表面上刻划,不会造成任何的划痕,而假钻的硬度低,其表面经过刻划容易出现痕迹。
3、看火彩
在灯光的照射下,天然钻石具有闪亮夺目的火彩,其表面能够反射出五颜六色的彩光,而假钻的光彩生硬呆板,看起来不自然。
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