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研炭翁说碳 (十三) 贝多芬头发变成一颗璀璨的蓝钻 精选

已有 10033 次阅读 2011-8-17 13:41 |系统分类:科普集锦|关键词:贝多芬,头发| 贝多芬, 头发

 

贝多芬头发变成一颗璀璨的蓝钻

—— 单质碳的“七十二变”

 

金刚石被人们看作宝石的钻石,其基本成分不过是碳而已。有机物含有的碳在地下数百公里的地幔中,受到长期的热挤压,就会变成金刚石。2007年,媒体爆出一则吸人眼球的消息:德国作曲家贝多芬的头发被制成一颗璀璨的蓝钻,这是第一颗用名人或者历史人物身上的碳制出的钻石。数百年前,人们喜欢剪下几缕头发,放在盒子里作为永久保存。美国康涅狄格档案大学校长因为收藏最有价值的名人物品和历史人物毛发最多而被载入《吉尼斯世界纪录大全》,其收藏的人物毛发中也有贝多芬的。2007年他决定将这位著名作曲家的头发赠给英国“生命珍宝”公司进行慈善拍卖。经鉴别后,该公司的专家们在无氧的情况下将头发进行焚烧,从10根头发中得到130毫克炭,然后分成3份,让每份炭在3000摄氏度的高温,约7万大气压力下放置2周,就可使其转化成钻石。最后,所得这些钻石被切割成圆形,打磨后通过了鉴定;一颗钻石被送回档案大学收藏,另一颗钻石被放在生命珍宝公司的档案馆展出,第三颗钻石在 “eBay(电子港湾)网上进行慈善拍卖,接受世界各地买主的竞标。据称该钻石有望以50万英镑售出,并决定将销售所得直接捐给为重病或者患病晚期儿童实现愿望的梦想成真慈善组织,使这颗历史人物的钻石有机会帮助很多需要救助的孩童。图1是贝多芬画像,图2和图3分别是所制得的钻石及其与琴键比较的照片。

 

             

    

        1贝多芬画像      2贝多芬头发所制蓝钻     3所制得的钻石与琴键的比较

 

其实,早在2004年就已出现由动物骨灰中的碳做成的钻石,并已流行于法国、德国和西班牙等国,深受一些动物生前主人的喜爱。2007年初,瑞士Algordanza回忆与纪念)公司又推出将人体骨灰制作成钻石的服务,人类尸体火化后的骨灰重量一般为2500克至3000克,大约500克骨灰就足以制成一颗钻石。这些人造钻石依据大小和切工的不同,售价在3750欧元至1.5万欧元不等。 已有不少死者家属订制了这种骨灰钻石。他们希望将已故的父亲、母亲或是配偶的骨灰变成钻石后永远珍藏起来,作为一个神秘而有意义的永恒纪念物。

如研炭翁说碳(七)碳在地球上的轮回转世中提到的,人和其他动物一样,每天通过食物输入新的含碳有机物,以提供维持生存的能量,同时又通过呼出CO2及排泄出残余含碳废物,进行体内各类细胞中碳原子的不断代谢更新。人在百年之后,整个躯体中含有的碳物质将飞灰烟灭,在细菌及氧的作用下完全分解成CO2,如果这些CO2与日常呼出的CO2被植物吸收就又有可能再次轮回到下一代的人体中,人可以转世轮回的是身体中的碳。相对于人体其它部位的器官来说,人在生活的一辈子中,碳原子在头发及骨骼中停留的时间可能会更长一些,将其中的碳原子变成可以永久保存的钻石,尽管更多的是炒作,但对某些特殊人群来说,不能不说也有一定的纪念价值。

人发和骨灰要变成钻石,首先需将其中有机物内的碳元素分离出来,人发可如制炭纤维那样经固相炭化形成炭。但人体骨灰的成分中却有85%是钾和钙,因此在制作钻石的过程中,首先要把其中碳成分与钾和钙分离。然后,和人发所形成的炭一样,使提取出来炭在高温高压下结晶成碳的同素异形体石墨。最后,再对石墨施以更高的温度和压强,使之结晶成钻石整个制作过程大约用时68周;相比之下,天然钻石的形成却需要上千年。钻石形成后,还需打磨和雕琢并将其镶嵌在戒指或项链上。根据骨灰钻石的大小,据称制作费用在4400美元至1.67万美元不等。

以前我们曾提到,任何有机物都可以通过气相、液相或固相炭化形成炭。尽管有时炭中还含有极少量的其它元素,但基本上也可以看作是单质碳,它们有时也被称为无定形碳、非晶质碳或过渡态碳,即未形成石墨结构或金刚石等晶态结构的单质碳。如研炭翁说碳(九)碳有多少同素异形体?一文中谈到的,单质碳有着无穷无尽的同素异性(形)体,它们有完全不同的形态和廻异的物化性质。但是任何一种单质碳都可以如同孙悟空的“七十二变”那样,能变来变去。当然,这种变化不是其本身的能力,而是由人们意志所创造的条件。4是有机物转化成碳及各种单质碳的同素异性(形)体转化的简单示意图。

 

     

            4.有机物转化成碳及各种同素异性(形)体的单质碳转化的示意图。

 

如图4所示,通过加热及高温再结晶等方法可以将炭转化为石墨,石墨在高温高压下又可以转化为金刚石。如果石墨在电弧放电作用下使之形成单个或含众多的碳原子的碳簇,并使之重新生长,则在不同的生长条件下又可以形成富勒烯,纳米碳管以及原子晶体单层石墨烯等。当然还可将分子晶体石墨进行简单的机械剥离或化学剥离方法,形成单层或层数较少的石墨烯。石墨是天然形成的、含较纯碳的矿物,其储量远比金刚石大得多,当然人们就会想到用这些廉价物品来制作价格昂贵的其它碳的同素异性体,如金刚石等,而不是反过来将昂贵的金刚石转化为石墨。金刚石转化为炭的过程极为简单,只要将其隔绝空气加热,便会形成一堆粉末炭,在空气中燃烧就会变成二氧化碳。因此,我们在佩戴价值连城的金刚石时就要避免受热,受强光照射以及火的侵袭。

金刚石、富勒烯、纳米碳管以及石墨烯等正在电子、电池、复合材料等广阔领域开拓不同的应用途径,这些碳质材料的制造,除通过含碳有机物的转化外,由廉价的炭和石墨来转化也将是一个重要的途径。



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