钻石可以长存吗

钻石不会永远存在. 钻石降解为石墨, 因为石墨在典型条件下是一种能量较低的构型. 钻石 (结婚戒指里的东西) 和石墨 (铅笔里的东西) 都是纯碳的结晶形式. 唯一的区别是碳原子在晶格中的排列和键合方式. 在钻石, 每个碳原子与四个相邻的碳原子键合在一个紧密排列的三维网格中. 在石墨中, 每个碳原子与一个平面中的三个相邻碳原子紧密结合，并且原子平面彼此松散结合. 金刚石降解为石墨是原子内部重新排列并松弛到较低能量状态的简单情况. 这个过程不需要与外部材料发生化学反应. 虽然石墨在正常条件下是比金刚石更稳定的结晶碳形式, 原子必须克服一个显着的动能势垒才能达到较低的能态. 因此金刚石是亚稳态. 在化学中总是如此, 必须输入能量以破坏化学键并允许形成新键.

这种情况有点像站在一个小洞的底部. 在你的洞旁边是一个更深的洞, 但是一堵墙将你与更深的洞隔开. 你不只是掉进更深的洞里, 因为路上有一堵墙. 但是如果你有足够的能量跳墙, 你会掉进更深的洞. 第一个洞就像钻石的能态，更深的洞是石墨的能态. 当你加热钻石或用离子轰击它时, 原子获得足够的能量以突破能量屏障并重新配置为石墨. 正常情况下, 与能垒相比，原子的动能很小, 因此金刚石向石墨的降解非常缓慢，几乎不存在. 换一种说法, 如果您只打算在远离高离子源的人体舒适的温度下将钻石戴在手指上, 那么钻石将持续数百万到数十亿年. 在人类时间尺度上和人类日常使用, 词组 “钻石恒久远” 非常接近现实.

在更高的温度或强烈的离子轰击下, 金刚石向石墨的降解变得更快. 钻石的降解具有重要的实际意义. 例如, 金刚石的硬度使其成为形成切削刃和磨砂的有用材料. 但如果切割或磨削时温度过高, 钻石会降解成石墨并剥落, 尤其是在铁存在的情况下. 请注意，地球深处的压力比地表高得多. 在高压下, 金刚石是纯碳而不是石墨最稳定的构型. 因此，金刚石会自发形成，不会降解为地下深处的石墨. 另请注意，由于钻石是由碳制成的, 钻石可以像煤一样燃烧. 因此, 如果有足够的氧气, 金刚石在高温下会燃烧形成二氧化碳而不是转化为石墨.

参考:HTTPS://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/12/17/why-do-diamonds-last-forever/