हीरा
हीरा एक कार्बन संरचना का एक ठोस रूप है जिसमें हीरे के क्यूबिक नामक क्रिस्टल संरचना में परमाणुओं की व्यवस्था होती है। कमरे के तापमान और दबाव में, कार्बन का एक और ठोस रूप जिसे ग्रेफाइट के रूप में जाना जाता है, रासायनिक रूप से स्थिर रूप है, लेकिन हीरा लगभग कभी भी इसमें परिवर्तित नहीं होता है। डायमंड में किसी भी प्राकृतिक सामग्री की उच्चतम कठोरता और तापीय चालकता है, जो कि प्रमुख औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे कि काटने और चमकाने वाले उपकरणों में उपयोग की जाती हैं। वे यह भी कारण हैं कि हीरे की निहाई कोशिकाएं पृथ्वी में गहरे पाए जाने वाले दबावों के लिए सामग्री का विषय बन सकती हैं।
क्योंकि हीरे में परमाणुओं की व्यवस्था अत्यंत कठोर है, कुछ प्रकार की अशुद्धता इसे दूषित कर सकती है (दो अपवाद बोरान और नाइट्रोजन)। छोटी संख्या में दोष या अशुद्धियाँ (लगभग दस लाख जाली परमाणुओं में) रंग हीरा नीला (बोरॉन), पीला (नाइट्रोजन), भूरा (दोष), हरा (विकिरण जोखिम), बैंगनी, गुलाबी, नारंगी या लाल। डायमंड में अपेक्षाकृत उच्च ऑप्टिकल फैलाव (विभिन्न रंगों के प्रकाश को फैलाने की क्षमता) भी है।
अधिकांश प्राकृतिक हीरों की आयु 1 बिलियन से 3.5 बिलियन वर्ष के बीच है। अधिकांश का गठन 150 और 250 किलोमीटर (93 और 155 मील) के बीच की गहराई में पृथ्वी के मैटल में किया गया था, हालांकि कुछ 800 किलोमीटर (500 मील) की गहराई से आए हैं। उच्च दबाव और तापमान के तहत, कार्बन युक्त तरल पदार्थ ने विभिन्न खनिजों को भंग कर दिया और उन्हें हीरे के साथ बदल दिया। बहुत अधिक हाल ही में (दस लाख से सैकड़ों मिलियन साल पहले), उन्हें ज्वालामुखी विस्फोटों में सतह पर ले जाया गया था और आग्नेय चट्टानों में जमा किया गया था, जिन्हें किम्बरलाइट्स और लैंप्रोइट्स के रूप में जाना जाता है।
सिंथेटिक हीरे उच्च शुद्धता वाले कार्बन से उच्च दबाव और तापमान पर या रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) द्वारा हाइड्रोकार्बन गैस से उगाए जा सकते हैं। इमीटेशन डायमंड्स को क्यूबिक ज़िरकोनिया और सिलिकॉन कार्बाइड जैसी सामग्रियों से भी बनाया जा सकता है। प्राकृतिक, सिंथेटिक और नकली हीरे ऑप्टिकल तकनीकों या तापीय चालकता मापों का उपयोग करके सबसे अधिक प्रतिष्ठित होते हैं।
हीरे के भौतिक गुण
हीरा शुद्ध कार्बन का एक ठोस रूप है जिसके क्रिस्टल में व्यवस्थित परमाणु होते हैं। ठोस कार्बन विभिन्न रूपों में आता है जिन्हें रासायनिक बंधन के प्रकार के आधार पर एलोट्रोप्स के रूप में जाना जाता है। शुद्ध कार्बन के दो सबसे आम अलॉट्रोप हीरे और ग्रेफाइट हैं। ग्रेफाइट में बांड sp2 कक्षीय संकर होते हैं और प्रत्येक तीन निकटतम पड़ोसी 120 डिग्री के साथ प्रत्येक के साथ विमानों में परमाणु बनते हैं। हीरे में वे sp3 हैं और परमाणु प्रत्येक चार निकटतम पड़ोसियों के साथ बंधे हुए हैं। टेट्राहेड्रा कठोर हैं, बंधन मजबूत हैं, और सभी ज्ञात पदार्थों में हीरे की प्रति यूनिट मात्रा में परमाणुओं की सबसे बड़ी संख्या है, यही वजह है कि यह सबसे कठिन और कम से कम दोनों प्रकार के हैं। इसका उच्च घनत्व भी है, प्राकृतिक हीरे में 3150 से 3530 किलोग्राम प्रति घन मीटर (पानी के घनत्व से तीन गुना अधिक) और शुद्ध हीरे में 3520 किलोग्राम / मी 3 है। ग्रेफाइट में, निकटतम पड़ोसियों के बीच के बंधन और भी मजबूत होते हैं, लेकिन विमानों के बीच के बंधन कमजोर होते हैं, इसलिए विमान आसानी से एक-दूसरे के ऊपर फिसल सकते हैं। इस प्रकार, ग्रेफाइट हीरे की तुलना में बहुत नरम है। हालांकि, मजबूत बंधन ग्रेफाइट को कम ज्वलनशील बनाते हैं।
सामग्री की असाधारण भौतिक विशेषताओं के कारण हीरे को कई उपयोगों के लिए अनुकूलित किया गया है। सभी ज्ञात पदार्थों में से, यह सबसे कठिन और कम से कम संकुचित है। इसमें उच्चतम तापीय चालकता और उच्चतम ध्वनि वेग है। इसमें कम आसंजन और घर्षण होता है, और थर्मल विस्तार का गुणांक बेहद कम होता है। इसकी ऑप्टिकल पारदर्शिता सुदूर अवरक्त से गहरी पराबैंगनी तक फैली हुई है और इसमें उच्च ऑप्टिकल फैलाव है। इसमें उच्च विद्युत प्रतिरोध भी है। यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, अधिकांश संक्षारक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, और उत्कृष्ट जैविक संगतता है।
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