金刚石的化学性质?
发布时间:
2023-04-13 15:38
金刚石的化学性质 指金刚石的氧化反应,与酸的反应和生成碳化物的反应。金刚石在纯氧中,当温度在700~780℃时就可燃烧,在空气中加热至850~1000℃时可燃烧。在真空中,800~1700
金刚石的化学性质
指金刚石的氧化反应,与酸的反应和生成碳化物的反应。金刚石在纯氧中,当温度在700~780℃时就可燃烧,在空气中加热至850~1000℃时可燃烧。在真空中,800~1700℃仅在晶体表面薄层有石墨化,内部无变化。在惰性气体中,约17000℃以上时,整个晶体迅速发生石墨化,最后成为石墨粉末。石墨化开始温度随各结晶体而异,约在1600~18006℃之间。据使用各种气体做过的结晶表面蚀刻实验得知,在1400℃以下发生的石墨化,实际上是真空系统中残存的氧化气体造成的蚀刻效果。由于下面的反应结果,使碳沉淀在结晶表面上而发生。
在使整个晶体发生石墨化的温度(1700℃)以下,金刚石向石墨转变的直接转换是极为缓慢的,甚至不会发生。但在此温度以上时是直接转换发生的。石墨化还与晶体表面的方位有关,在真空中于1700℃下做的实验发现,石墨化在[110]方向进行最快,在[001]方向最慢。
一般来讲,人造金刚石晶体在大气条件下,氧化温度在740~838℃之间,氧化温度与触媒的成分、生长的压力温度条件关系不大,而主要取决于晶体的完整程度。结晶完整的人造金刚石晶体氧化温度高;非完整晶体氧化温度低。
金刚石在化学上的特殊稳定性的结论是完全正确的。金刚石在氢氟酸、盐酸、硫酸中,甚至在酸的浓度很大且温度极高的情况下都没有任何反应。它只能在熔融的硝酸钾、硝酸钠中和在碳酸钠中溶解(正确地说是氧化和燃烧)。已知如硝酸钠之类物质在熔融状态下,在低到450℃这样的温度下,能腐蚀金刚石。在强氧化剂NaCl04和KCl04中处理金刚石时,存在着金刚石被蚀刻的最低温度。在试验中,在长时间暴露时(181h),(111)面上的三角形蚀刻象产生于380℃的条件下。
其他惟一可能的化学侵蚀方式是两组金属。第一组是一些急剧的碳化物形成剂,包括钨、钽、钛以及锆,在高温下,它们将与金刚石起化学反应以形成它们各自的碳化物。第二组包括铁、钴、锰、镍和铬,还有铂族金属,在熔融状态下的这些金属是碳的真正溶剂。
某些研究者在金伯利岩熔体中进行金刚石的侵蚀。很显然,在其他岩石熔体中,由于热分解而释出来的氧对金刚石的作用,以及在硅酸盐介质中金刚石碳局部溶解作用,金刚石也将被侵蚀。在高温下,在某些气体介质中,金刚石也被蚀刻,如0、CD、c02、H、水蒸气和Cl等。