金刚石的化学性质

1、疏水性

钻石不被水润湿,但很容易粘上油。这种疏水和亲油的特性是由钻石sp3杂质的非极性键的性质决定的。这一特性不仅表明人们可以利用石油来提取钻石,但也建议在制造金刚石磨具时使用含有亲脂基因的有机化合物作为金刚石润湿剂.

2、常温化学稳定性

室温下,金刚石对酸、碱、盐等一切化学试剂均表现出惰性,王水也不与其发生反应。在加热条件下(1000℃以下),除某些氧化剂外,不被其他化学试剂腐蚀。利用钻石的化学稳定性,可以使用酸和碱对其进行提纯.

3、高温氧化性(热稳定性)

在几百度的高温下,某些氧化剂,如KNO3和高氯酸盐,可以与钻石发生反应。NaNO3等试剂可以腐蚀熔融状态的钻石.

在纯氧中,600℃以上,钻石开始失去光泽,形成黑皮,称为焚烧。700~800℃开始燃烧,反应式:C+O2→CO2.

在空气中,人造钻石在以下温度范围内开始氧化 740 至840℃,部分产品在600℃左右即可氧化。在空气中,起始燃烧温度为850~1000℃。热稳定性取决于金刚石晶体的完整性.

4、金刚石的石墨化现象(非氧介质中的热稳定性)

当在真空或惰性气氛中加热到一定温度时,金刚石会发生石墨化:

C金刚石→C石墨

1500℃时,可检测到表面石墨化。随着温度升高,石墨化速度加快,在1600-1900℃时整个晶体迅速石墨化。2100℃时,石墨化速度加快。 0.1 克拉八面体钻石彻底化为灰烬 3 分钟.

即使存在少量氧,石墨化也会在较低温度(1000℃以下)开始。过渡金属的存在会加速石墨化过程.

5、金刚石与过渡金属之间的化学相互作用

有些过渡金属可以与金刚石发生化学反应,促进其崩解。这些金属分为两类。一类是元素周期表中的VII B和VIII族金属,如Fe、Co、Ni、Mn和Pt系列金属在熔融状态下,它们是碳的溶剂,可以使金刚石在高磨削温度下发生溶剂化。另一类是容易生成稳定碳化物的金属,包括IV B、V B和VI B族,例如W、V、Ti、Ta、Zr等与金刚石有较强的亲和力,在高温下能与金刚石发生化学反应,生成相应的稳定碳化物.

6.硬度:

金刚石是目前已知自然存在最硬的物质,摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍.

7.密度和透明度:

无色透明质纯的金刚石密度为3.52g/cm3,当具有包含物时密度为3.44~3.53g/cm3。无色及浅色金刚石均成透明状,深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状.

8.稳定:

金刚石在纯氧中燃点为720800℃,在空气中为8501000℃,而且不导电.

总的来说,金刚石的化学性质稳定,具有耐酸碱、耐腐蚀等特点.

金刚石与过渡金属之间的相互作用是加工这些材料时出现粘刀现象的化学本质,这也决定了金刚石刀具的使用范围.

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