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莫瓦桑:点石成金之殇

科普小知识2022-07-19 10:37:57
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钻石俗称“金刚钻”,也叫钻石,是自然界中最坚硬的物质。晶莹剔透、硬度最高的钻石尤其受欢迎。在自然界,钻石深埋在地下,只有很少的矿物资源。当然,如此稀缺的储备远远不能满足社会对它的巨大需求。

莫瓦桑:点石成金之殇

菱形(网络图)

尽管人类在5000年前从自然界获得了钻石,但他们仍然不知道钻石是由什么元素组成的。直到1704年,英国科学家牛顿证明了钻石的易燃性。后来,法国科学家拉瓦锡和英国科学家滕南特通过实验证明了钻石和石墨是碳的同素异形体。直到那时,人们才明白钻石是由纯碳构成的。1799年,法国化学家莫尔沃将一颗钻石转化成石墨。这刺激了人们的逆向思维。石墨能转化成钻石吗?从那以后,科学家们对如何将石墨转化成钻石表现出极大的兴趣。莫瓦桑就是其中之一。

在人造钻石发明之前,莫瓦桑已经是一位著名的法国化学家。1886年,莫瓦桑首次制造出元素氟。六年后,他发明了高温电炉。莫瓦桑用高温电炉制造碳化硅和电石,这促使他向非常诱人的“变石为金”迈进了一步。

作为一名化学家,莫瓦桑心里最清楚,把石头变成金子并不容易。但是他仍然决定继续研究。先前的研究结果让莫瓦桑知道钻石是纯碳的。至于它是如何形成的,这方面的研究成果很少。只有德布雷曾提出金刚石是在高温高压下形成的。后来,莫瓦桑认为,要人工制造钻石,必须有可供加工的原材料。哪种材料合适?没有人在这方面做过任何尝试。似乎一切都取决于自己。

莫瓦桑:点石成金之殇

网络图

他试图先制造碳氟化合物,然后去除氟来制造钻石,但是失败了。有一次,有机化学家和矿物学家查理·弗里德尔在法国科学院做了一份关于陨石研究的报告,莫瓦桑也参加了。在报告中,查理·弗里德尔说:“陨石实际上是大铁块,其中含有大量的钻石晶体。”

听了这话,莫瓦桑突然想到:石墨矿石通常与极少量的钻石晶体混合在一起。那么,钻石晶体能在陨石和石墨矿形成的过程中产生吗?想到这里,莫瓦桑提出了制造人造钻石的想法:钻石的主要成分是碳,陨石含有大量的钻石,而陨石主要由铁组成。如果过程相反,铁被熔化,碳在高温高压下被加入以制造碳,钻石能被生产吗?人造金刚石生产的实验有史以来第一次开始了。莫瓦桑用他的高温电炉把铁变成铁水,然后把碳放入铁水中,然后把渗入碳的铁水倒入冷水中。借助于铁的急剧冷却和收缩所产生的压力,铁水中的碳原子*有序地排列成大的规则四面体晶体。最后,用稀酸溶解铁,得到金刚石晶体。

莫瓦森和他的助手一次又一次地进行实验。1893年2月6日,他终于看到了他梦寐以求的“希望之星”。当他和他的助手用酸溶解铁时,在石墨残渣中有一个0.7毫米的晶体在发光!这种晶体经测试是真正的钻石。

“人造钻石成功了!”欣喜若狂的莫瓦萨反复向媒体宣传他的主要科研成果。这使得原本以开发氟和高温电炉而闻名的莫瓦桑更加出名。

莫瓦桑:点石成金之殇

莫瓦桑正在做一个实验(网络图)

原则上,这个故事在这里已经圆满结束了。然而,历史总是如此戏剧化。后来,人们发现,人造钻石实验的成功是由于莫瓦桑的助手厌倦了重复和无休止的实验,但无法阻止他继续做下去。他*在实验室里将一颗天然钻石混入实验中。

最终,莫瓦桑的人造钻石仍然是“希望之星”。当然,在这个问题上,我们不能说莫瓦桑有意欺骗人们。然而,成功的科学实验的第一个特征是再现性。然而,莫瓦桑的“成功”人造钻石实验只进行了一次,他再也没有这样做过。然而,他陶醉于自己的名声,忍不住说这是科学家不应该犯的错误。

半个世纪后的1955年,美国科学家霍尔等人在1650℃和95000个大气压下合成了钻石。在类似的条件下,它也成功地重复了许多次。通过各种物理和化学测试,证实该产品为钻石。这是人类历史上第一次人造钻石被成功合成。然而,这是在莫瓦萨宣布“成功”62年后。

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简介:亨利·莫瓦桑(法文:亨利·莫瓦桑,1852年9月28日-1907年2月20日),法国化学家,获得1906年诺贝尔化学奖。莫瓦桑长期从事无机化学研究。他在恶劣的实验室条件下首次成功地分离出元素氟。彻底研究氟化物和金属氢化物的性质;1892年,他发明了电炉,成功地将实验室中化学反应的温度提高到2000摄氏度。

名言:我们不能停留在已经取得的成就上。达到一个目标后,我们应该毫不犹豫地继续前进。一个人应该总是为自己设定一个目标。只有这样,他才能觉得自己是一个真实的人。只有这样,他才能继续前进。