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為什麼說鑽石是最堅硬的物質

生活 更新时间:2024-09-16 13:55:33

世界上所有的物質都有一些固定的特性存在,比如液體的氣化、固體的融化等固定性質。而今天我們要讨論的,是世界上最堅硬的物質,其中包括多個方面的,比如地球上的單質、化合物以及宇宙中的最硬物質。

為什麼說鑽石是最堅硬的物質(地球上有哪些堅硬的物質)1

當然,為了體現這些物質的硬度強弱,物理學家提出了不同的硬度測試标準,比如我們所熟知的莫氏硬度、維氏硬度等等。這裡需要指出的是,硬度是固體特有的屬性,從外部來看,硬度是固體對外界問題入侵的局部抵抗能力的表現。

内在表現為固體分子間組成的結構穩定性強弱,所以同樣是碳單質,木炭的結構就沒有鑽石的結構牢固,硬度也就無法相提并論了。

為什麼說鑽石是最堅硬的物質(地球上有哪些堅硬的物質)2

首先要出場的,是金屬中最硬的元素——鉻(Cr),在元素周期表中排名24。最早是法國化學家沃克蘭在18世紀在礦石中發現的,單質顔色呈鋼灰色多以鉻鐵礦FeCr2O4形式存在。

而在地球上的非金屬元素中,最堅硬的物質就是鑽石,在人類社會中是愛情的象征。它是由碳單質組成,每個碳原子和相鄰的4個原子組成的一個正四面體,結構相當穩定。由于硬度太大,想要切割金剛石隻有用激光和鑽石粉才行。

為什麼說鑽石是最堅硬的物質(地球上有哪些堅硬的物質)3

同樣,在生活中我們也會利用金剛石超強的硬度,來當做切割工具,比如玻璃切割器頭部,就有金剛石。當然了,自然界地大物博,由碳元素既然能構成鑽石這樣堅硬的物質,人類也能在此基礎上發明創造。

根據碳原子排列方式的不同,人類創造出了各式各樣的同素異形體,比如石墨、石墨烯等。拿鑽石做比較,比它更硬的東西,在自然界中是不存在的,不過人類卻造了出來,石墨烯就是其中之一。

為什麼說鑽石是最堅硬的物質(地球上有哪些堅硬的物質)4

石墨烯和鑽石兩者同根同源,都是由碳單質組成。但它的用途可要比金剛石更多、更廣泛,由于其良好的導電性、光學特性等等,一切看起來都和有革命性,因此被廣泛運用在航空、航天等領域。

不過和它的兄弟硫化碳炔比起來,硬度還是要差一點,這種材料結果很簡單,就是一串單原子組成,有一維屬性。由于它已經扁得不能再扁了,所以再怎麼擠壓,都沒有間隙了。因此,它是人類制造的所有物質裡最堅硬的存在,比鑽石強40倍,是石墨烯的兩倍,屬于未來科技材料。

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不過這僅僅是在地球上的最硬物質,将眼光看得更遠一些,你會發現宇宙中的一些物質,硬度才是真的可怕。比如中子星内核物質。在上個世紀60年代,科學家發現了中子星,它是已知天體中,密度最大的天體(黑洞除外),是水密度的100億倍。

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相當于把太陽壓縮成月亮的區别,超重的質量讓它由于了巨大的引力,引力又将中子星内核原子距離極限壓縮,使得中子星核心堅不可摧,金剛石的硬度和它比起來就像旺旺小小酥和鐵塊的區别。

你還知道哪些硬度超強的物質呢?

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