23. Неорганические полимеры. Углерод. Алмаз.

Неорганические полимеры являются самыми распространенными соединениями в природе. Наиболее распространены полимерные соединения кремния (диоксид кремния, разные силикаты и алюмосиликаты), из которых построена земная кора. Содержание кремния в доступной исследованиям части земной оболочки достигает 26 мас. %. Полимерные оксиды кремния, алюминия и магния образуют около 80 мас. % всей земной коры.

Наряду с естественными природными неорганическими полимерами (алмаз, графит, слюда, асбест, тальк, кварц и др.) используют и искусственные (корунд, карборунд, нитрид бора, искусственные графит и алмаз и др.).

Углерод содержится в земной коре как в свободном виде (естественные алмаз и графит), так и в виде химических соединений, которые входят в состав ископаемых топлив (уголь и нефть), а также разных горных пород,. является важнейшим элементом растительного и животного мира Земли. Свойства углерода и материалов на его основе определяются влиянием структуры. В отличие от традиционных металловедческих представлений состав не оказывает существенного влияния на конструкционные свойства углерода, поскольку он практически постоянен.

В материаловедении углерода основное внимание уделяют изучению зависимости свойств материала от структуры на разных уровнях его организации.

Алмаз. В Древнем Египте алмаз применяли для обработки камней, используя его уникальную твердость. При этом сам алмаз обрабатывали с использованием только алмазного абразивного порошка. В настоящее время алмазы обрабатывают без применения алмазного порошка на высокоскоростных шлифовальных кругах из агата, чугуна и других материалов. Обработка основана на том, что в точке фрикционного контакта алмаз нагревается и при температурах нагрева свыше 400 °С начинает взаимодействовать с кислородом воздуха, а начиная с 1000 °С его структура трансформируется в решетку легко стирающегося при шлифовании графита.

Искусственно ограненные алмазы с приданием формы, максимально выявляющей естественный блеск камня, называют бриллиантами, используются исключительно в ювелирных целях. Единицей измерения массы бриллиантов, как и всей алмазной продукции, является карат (0,2 г). Кристаллы алмаза обычно имеют форму октаэдра, ромбододекаэдра, куба, тетраэдра. Они могут быть бесцветными или окрашенными в желтый, коричневый, розовато-лиловый, зеленый, голубой, синий и черный цвет, прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными, с плотностью 3,5 г/см3.

Алмаз – хрупкое вещество, не обладающее пластичностью. Однако при повышенных температурах он может пластически деформироваться.

Теплопроводность алмаза в 4 раза выше, чем у меди. Алмаз является отличным диэлектриком, обладает высокой химической инертностью, не взаимодействует ни с одной из известных кислот даже при повышенных температурах. Алмаз инертен практически ко всем химическим реактивам за исключением окислительных сред, карбидообразующих металлов и щелочей.Алмаз взаимодействует с расплавами щелочей. В качестве реактива для травления алмазов обычно используют расплавы щелочей при температуре около 700 °С. При нагреве алмаз взаимодействует с кислородом (хорошо горит), углекислым газом, водяными парами и другими окислителями.