首頁>Club>
誰能從原子結構,分子間作用力的角度解釋一下鑽石為什麼會脆呢?
15
回覆列表
  • 1 # 信仰之火

    這麼沒腦子的問題純粹出來秀智商的 鑽石人類目前已知最結實的玩意 只有鐳射能切割 這個也不耐高溫(3000度) 普通鐵錘子會有坑 要是那個錘子是鑽石做的。。。。。。。(土豪我們做朋友吧)

  • 2 # 阿華田ab

    我覺的吧,這個提問有問題。為什麼這麼說呢:大家都知道一句話:鑽石恆久遠,一顆就破產。這句話已經充分的說明了鑽石的價值。你說這麼貴的東西,你沒事拿錘子砸它幹嘛。對吧!

  • 3 # 交通科普君

    先說結論,維基百科關於鑽石的頁面上(Material properties of diamond)就有現成的結論:Because of diamond"s perfect and easy cleavage, it is vulnerable to breakage. A diamond will shatter if hit with an ordinary hammer.

    為什麼呢?因為鑽石的斷裂韌性一點也不好。簡單說,錘子砸一個像鑽石那麼大小的東西,東西會不會碎裂,基本上取決於這個東西的斷裂韌性的大小。斷裂韌性傳統上用 K (斷裂韌性,單位帕乘以米的平方根)衡量,對於非線性也可以用 J integral (energy release rate,單位焦耳每平方米)衡量。(轉載知乎作者:豬小寶)

    鑽石的斷裂韌性是多少呢?維基百科給出的資料是 2 MPa·m^(1/2)。這是個什麼概念呢?我們可以跟生活中常見的材料比較一下。單位相同,都是兆帕乘以米的平方根,鑽石 2玻璃 1混凝土 0.2~1鋁合金 20~60鋼材 50~140

    顯然,鑽石跟玻璃、混凝土基本相同,跟鋼材相比,幾乎差了兩個數量級。

    所以,錘子砸鑽石,跟砸小玻璃塊、小混凝土塊的效果是類似的,想做砸鑽石的實驗,不需要土豪贊助,只需要拿錘子砸一砸玻璃塊,就能模擬出近似的結果。

    而錘子砸小鋼塊的效果則完全不同,你可能會把小鋼塊砸扁,可能會砸出火花,但很難把小鋼塊砸碎。原因就在於鋼材的斷裂韌性非常之高。反過來,這也是為什麼我們用的錘子是鋼做成的,而不是玻璃或者混凝土做成的。

    我們是怎麼知道這些斷裂韌性的數值的呢?當然是做實驗測出來的。比如我們期末作業就是任選一種食物,用家庭自制實驗裝置,測定這種材料的斷裂韌性。我測的是新鮮土豆,先測定彈性模量、抗拉強度,再測定斷裂韌性。這是測斷裂韌性的土豆 compact specimen。反力架是一摞列印紙,固定鉸支座是一根筷子,載入裝置是繩子拴著的塑膠杯子,載入方法是往杯子裡放硬幣和電池。

    最終我的結果是彈性模量2.56兆帕,抗拉強度0.35兆帕,斷裂韌性是 0.016 兆帕乘以米的平方根,J integral 是 217 焦耳每平方米。

    對材料韌性的實際測定當然比這要複雜的多,也準確的多,但是原理是類似的。鑽石、玻璃、鋼材這些材料的斷裂韌性也是透過類似的方法得出的。

    比如這個就是金屬試件的測試。怎麼樣?我做的土豆的試件還算有模有樣吧?

    斷裂力學是二戰之後才興起的力學學科,主要關注材料抵抗裂縫開裂直至最終斷裂破壞的能力,包括衝擊荷載的效應,也包括材料的缺陷、加工造成的初始裂縫等等。泰坦尼克號在撞冰山後徹底斷成兩截;二戰中美軍的 Liberty 貨船在低溫海域頻頻出事,整個船體也是斷成兩截;哥倫比亞號太空梭的事故原因只是脫落的一小塊保溫泡沫塑膠砸到了機翼上。這些都是傳統的材料力學無法解決的問題,而新興的斷裂力學關注的正是這些問題。衝擊荷載下材料的斷裂,換言之,錘子砸鑽石,也是斷裂力學的研究內容。

    順便再說說硬度和強度,以便區分。

    硬度是材料表面抵抗擠壓的能力。比如說,鑽石可以在鋼材表面留下劃痕,但是鋼材不能在鑽石表面留下劃痕。再比如說,鑽石的刀子可以割玻璃,普通的鋼材卻不能割玻璃,而玻璃的刀子也不能割金剛石。這就是因為材料的硬度不同。鑽石是已知的硬度最高的天然材料。現在手機普遍採用的玻璃螢幕,其實利用的也是玻璃的硬度,儘量保證手機螢幕不會被金屬、沙子等等異物留下任何劃痕。

    強度是材料承受外荷載的能力。比如說,同樣直徑的繩子,一個是尼龍繩,一個是鋼絲繩,能拴重物的重量就不同。再比如說,同樣直徑的柱子,一個是混凝土的,一個是木頭的,兩者能承受的重量也不同。這就是因為材料的強度不同。手機採用金屬外殼代替過去的塑膠外殼,某種意義上也是利用金屬的高強度來保護手機內部的元件@饕餮 童鞋的觀點,並不是越硬的東西就越脆,比如:軟玉(和田玉)摩氏硬度:6-6.5,摔一下通常不會碎,不像單晶質寶石這麼嬌氣,軟玉韌性很大,取決與物質材料的結構,軟玉的主要成分是透閃石,以纖維交織結構為特徵。

    圖為:晶體纖維交織結構 圖片來源:《寶石學教程》如圖,組成軟玉的透閃石以及陽起石晶體犬牙交錯,緊密的交織在一起,有很強的抗撞擊的能力。

    滑石比軟玉硬度低,但是軟玉的抗撞擊能力比滑石要強。所以越硬越脆這個理論肯定是站不住腳的。

    ========================下面是關於鑽石的內容==========================

    硬度和脆性是完全不同的兩個概念,我在學寶石學的時候就記得鑽石性脆,雖然它硬,但是還是很嬌氣。不知道有沒有人注意過說標準型鑽石刻面的時候,是57或者58個刻面。為啥用“或者”這個詞?這一個面的差別就在低尖上的那個刻面。

    圖為:帶底尖刻面的標準琢型鑽石 圖片來源:鑽石有多少切面?由於鑽石的脆性,57個刻面而沒有底尖刻面的鑽石,底尖處薄弱很容易因為撞擊碎裂,完全有可能裂的很嚴重。58個刻面的鑽石相對就要保險一些。

    當然鑽石會開裂,還有鑽石自身的特性,鑽石有一組解理髮育何為“解理”,就是單晶質寶石沿著特定方向裂開的性質。加工鑽石時,也是利用了這一點性質。如何將一顆大鑽原石分成兩顆或若干顆小一點的鑽石?利用的就是鑽石的解理髮育。這個加工過程叫“劈鑽”

    圖為:劈鑽過程示意 圖片來源:如圖上水印只要快準狠的用手向下拍劈鑽刀,鑽石會乖乖的裂成兩半,而且劈開面會無比平滑,這就是傳說中的解理面。你說什麼?拍的不準不穩?那就賠吧。。

    所以,各位結婚有鑽戒的朋友們,鑽戒這東西就別天天戴了,幹活洗碗之類的務必脫下鑽戒,其他的寶石戒指也是一樣,有的脆、有的軟、有的吸油、有的不抗化學腐蝕。總之,珠寶首飾需要呵護。

  • 4 # 黃惠安黃搏原

    鑽石粉碎,因為鑽石硬度高,並不代表鑽石承受衝擊力強,加上區域性受力使鑽石的內應力發生變化,打破了鑽石的應力平衡,鑽石從裡到外發生炸裂!鑽石切削鐵器可以,但卻不能與鐵器發生碰撞!碰撞鑽石完敗!

  • 5 # 地理那些事

    要想弄清楚這個問題,我們不妨先來分析一下鑽石和錘子的性質。

    鑽石是指經過琢磨的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鑽石的原石。簡單地講,鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由含99.98%碳元素組成的摩氏硬度為10的單質晶體。

    而錘子是用鋼鐵做的,錘子的材質就是鋼鐵。

    如果用錘子砸原始,無疑像砸玻璃一樣。

    不信你試試

  • 6 # 體育明楊說

    在僅用人力使用錘子的情況下我覺得,會發生骨裂骨折或者其他受傷情況。

    一、如果是富豪操作,他想得出實驗結果必然會用力敲擊磚石,為了讓磚石不打滑在僅用人力的情況下需要用手去固定。富豪肯定不願意用自己的手,那麼他會讓手下去做。既然不是自己的手,又是想得出結果的富豪,那麼他肯定使勁敲下去。所以他手下的手肯定會被砸斷。

    二、如果是買得起但是又不富餘的情況下,肯定不捨得。但是又想知道答案,怎麼辦,砸!但是萬一沒砸好,飛出去怎麼辦?在僅使用人力的情況下怎麼辦?還得用手扶!沒有錢請人只能用自己的手。用自己的手必然不敢使很大力,但是砸個鑽石如果不得出結果又心痛。所以最後手指被砸骨裂。

    三、如果是個屌絲。砸鑽石這麼長臉的事情肯定會喊一幫屌絲朋友來看。朋友來了屌絲甚是興奮,到了真要砸的時候又慌了。這麼貴的鑽石怎麼忍心砸下去。只能閉著眼,一狠心…還沒砸到鑽石後悔了又伸手去擋,卻又發現眾屌絲早已伸手…所以最後可能骨折的不是一個屌絲的手!

  • 7 # 獨守輪迴殿

    會碎掉鑽石的硬度高但是他很脆,就像玻璃,硬度和韌性是一對對立的矛盾體,假如鋼鐵硬度做到60以上就很容易斷掉,做錘的鋼鐵硬度在45在左右鑽石是10敲一下錘子會有痕跡,鑽石會碎裂,要不你買一顆一克拉的鑽石我敲給你看,太小的看不出效果,你要多帶幾顆就更好了

  • 8 # Jack1012

    鑽石屬於脆性材料,力學效能類似於陶瓷,你拿錘子砸一下陶瓷碗就知道結果了。微觀解釋:鑽石有解理面,解理面的面間距比較大,原子之間的吸引力較弱,所以容易沿解理面斷裂。硬度只是跟彈性模量成正比,跟強度沒關係,而強度才能表徵抵抗破壞的力的大小。

  • 9 # 喀什噶爾糊羊1

    我是沒試過,但是我相信鑽石一定會被砸碎,鑽石只是硬度高,強度並不是特別高。打個比方說,玻璃的硬度也很高,雖不及鑽石,但比鐵要高的多(尖銳的玻璃能在鐵上劃出印痕,而鋼針不能在玻璃上劃出印痕就說明這個問題),然而說到強度,那就差遠了,拿鐵錘砸玻璃的結果不用說了吧!

    鑽石的道理我想應該也是一樣。

  • 10 # 清風本無相

    我來深度解釋一下,錘子為什麼能砸碎鑽石,其實很簡單,用力敲打鑽石的瞬間,鑽石是可以被打碎的,但是鑽石絕對不會物理攻擊使其破碎的,鑽石的硬度絕對大於鐵,真正使鑽石破碎的原因是,鑽石受到猛烈擊打的瞬間,是能力的釋放,溫度會瞬間到達一個鑽石承受的頂點,它才破碎,如果你輕輕擊打,能量不夠達到它溫度的承受點,是不會碎的。說到底就是鑽石不夠耐高溫。僅此而已。

  • 11 # Tony11wang

    鑽石會碎,錘子會有小坑,硬度和韌性是不同的,只要力量足夠大讓物體超過他的屈服強度,他就會破裂,像人手可以把鋸條扳斷,木錘也可敲碎玻璃,一般用槓桿原理產生比較大的力或用較大的物體和速度產生衝量轉化為動量mv=ft比較硬脆的物體不易變形,就是t接觸時間很短,會產生很大的力,超過他的屈服強度他就會破裂,而錘子是鐵製的,延展性好透過變形延長了t時間,所以會有小坑出現

  • 12 # 京Jing

    我老家特窮,但產礦,有水晶礦。小時候老家的親戚給家裡帶了一塊兒兔子腦袋那麼大的天然水晶(有略微雜質),親戚是想了解這玩意值不值錢,後來我父親諮詢了一下,覺得開採成本太高,原材料也不太值錢,最後就給我了。我跟我小夥伴說既然我們是結拜兄弟,那我們就分分,等長大了就是我們兄弟結拜的信物。我拿了一把斧子使吃奶勁砍下去,結果水晶就蹦了個小口子,不過渣渣把我胳膊劃了個口子,於是我們幾個結拜兄弟就開始討論誰來砍第二斧,最後那塊兒水晶還完整的放在當年的家裡。鑽石應該比水晶硬吧?另外,我用的是木柄鐵斧。

  • 13 # 白雪姐姐

    如果有人用錘子砸鑽石,會發生什麼?我不知道,我也沒見過,我也沒想過,不過毫無疑問,提問者是太富有想象力了。腦子的縫隙間隔也太大了,己超乎尋常。

  • 14 # 洞察娛圈

    這裡說的鑽石硬度特別大,是指它抵抗外力刻劃的能力強;但它又具有脆性,怕重擊,重擊或跌撞後將會順其解理破碎。所以儘管鑽石是自然界中最硬的物質,但是用一把錘子也可能把它敲碎。

    最後說個例子你就明白了,用鑽石做的螢幕,怎麼弄都沒有劃痕,隨便摔一下就碎了。這也就是藍寶石螢幕遲遲未登陸市場的原因之一。太硬了,所以太脆了。

    所以錘子砸鑽石的後果就是鑽石碎,錘子根據與鑽石接觸面積,作用力強度以及方向的不同產生小坑或者劃痕。

  • 15 # 使用者20595028992

    很多人都把硬度與斷裂韌性混為一談,但事實並非如此

    用錘子來砸,也就是對鑽石施加了衝擊力,考驗的是鑽石的脆性(斷裂韌性)

    鑽石雖然是自然界中最"硬"的物質,卻有著很大的脆性。

    (單晶寶石礦物大多具有很大的硬度,以應對日常佩戴的磨損。同時也往往具有比較大的脆性,因此珠寶店大多鋪有地毯來防止寶石跌落破碎)

    另一方面,鑽石有著八面體解理,如果施力方向合適,不大的力即可使其沿解理面裂開。實際上,這正是一種傳統的鑽石切割方式。

    所以鑽石不能硬砸,會碎;不能死磕,會破。但若是好生佩戴,真真可以恆久遠,永流傳。(高硬度耐磨、化學穩定性優異)

  • 16 # 夏夜笛1

    從原子的角度考慮,金剛石是碳原子以某種特殊的結構形成的,這種特殊的結構決定了它整體的物理穩定性,而石墨也是碳原子組成的,結構的不同使它很軟。

    金剛石鬼斧神工的結構雖然讓它堅挺,但本質上原子間的距離相對較大,就是說不夠緊實。反觀鐵原子聚成一團非常緊實,你可以改變一些原子的相對位置,但要讓它壓縮十分不易。這也就解釋了為什麼金剛石能在鐵塊上留劃痕,而相互砸的時候碎的是金剛石了。

  • 17 # 藍色憂傷

    還能如何?碎掉了唄!最典型的例子是,英國人在19世紀的時候去美洲,搶了一大包鑽石,怕假的,就用鐵錘砸,結果全碎啦!鑽石有最穩定的原子結構,但也是碳結構的,無延展性怎麼會不碎!腦殘問題

  • 18 # 使用者50241913549

    前幾天我的戒指鑽石有點鬆動拿去保養,我還和師傅說搞結實點,師傅和我說不敢用太大力,這樣鑽石會碎的!我也不知道為什麼會這樣說,不是都說鑽石很硬的嘛!為什麼會碎?

  • 19 # 深夜情感故事

    首先鑽石是世間最硬的物質,至硬則脆,用錘子砸的話鑽石會碎,起碼也會有裂痕,這是它會發生的變化。等等……再說說你吧,用錘子砸鑽石的壯漢,會發生什麼呢?

    1、大家會罵你腦子進水,有毛病,神經病。當然如果你土豪可以任性,別說腦子進水,進屎都可以。

    2、你老婆,或老公?會一巴掌給你扇過去,“你這敗家玩意,能不能不要總忘記吃藥。”

    3、如果你是特別土豪,你只為砸的開心,這下你就開心了,鑽石破碎的那“叮”聲特別動聽,真的,可以滿足你的癖。

  • 20 # 感知與智慧

    第一,固體碎裂的機理是壓強,不是硬度,壓強和硬度沒有必然關係。

    第二,鑽石再昂貴,在科學麵前只是一塊石頭,不是神物,石頭受力,內部壓強並不是均勻的,與外部接觸點的位置也不一定就是壓強最大處。

    第三,只有鑽石可以切割鑽石是指“磨”,不是砸!

    第四,用鐵錘砸鑽石,鑽石不一定會碎,但可能會碎,這要看受力時的力學結構。

    第五,鑽石很貴,別試!砸家裡的鑽石碎的可能是婚姻!

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 梅朵新歌“紅塵錯”發行了,你覺得怎麼樣?