In der Geschichte der Chemie gibt es 3 Diamanten, die Menschen zum Lachen und Weinen bringen

Diamant ist die härteste in der Natur bekannte Substanz. Die Diamanten, die die Menschen kennen, sind das Produkt polierter Diamanten in Edelsteinqualität. Diamanten besitzen hervorragende Eigenschaften in den Bereichen Schall, Licht, Elektrizität, Magnetismus, Wärme usw. Er gilt als „König der Materialien“ und ist eines der vielversprechendsten Materialien des 21. Jahrhunderts.

Bild/Internet

Für unser Land ist die Massenproduktion künstlicher Diamanten keine schwierige Aufgabe mehr. Bereits am 26. Oktober 2021 berichtete Henan Business Daily, dass mehr als 95 % der künstlichen Diamanten der Welt in Henan produziert werden. Am 19. September 2023 fand in Zhengzhou eine Zeremonie zur Feier des 60. Jahrestages der Erfindung künstlicher Diamanten in China statt. Den auf der Veranstaltung veröffentlichten Nachrichten zufolge erreichte die künstliche Diamantenproduktion in Zhengzhou im Jahr 2022 2,39 Milliarden Karat.

Wie also kamen Wissenschaftler auf die Idee, künstliche Diamanten herzustellen?

Zwei Diamanten zahlten Zinsen

Im Jahr 1772 begann sich Lavoisier, bekannt als „Vater der modernen Chemie“, für Diamanten zu interessieren. Er gab seine gesamten Ersparnisse aus, um einen Diamanten zu kaufen und ihn zu untersuchen. Er setzte den Diamanten einer hohen Temperatur aus und erhitzte ihn, bis er rot wurde. Er stellte fest, dass der Diamant tatsächlich verbrannte und in einer Rauchwolke verschwand, was ihn schockierte und traurig machte. Wie kann ich nicht untröstlich sein, wenn der Diamant, den ich für so viel Geld gekauft habe, einfach so weg ist?

Burning Diamond Bild/Netzwerk

Auch der französische Chemiker Morveau verwendete 1799 seine gesamten Ersparnisse, um einen Diamanten zu kaufen, den er seiner Verlobten schenken wollte. Als er gerade seiner Liebsten den Diamanten schenken wollte, stieß er möglicherweise zufällig auf ein Dokument von Lavoisier über die Entflammbarkeit von Diamanten und war plötzlich neugierig. Er dachte: Diamanten können verbrennen, wenn sie in der Luft auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Was würde passieren, wenn man sie in ein Vakuum lege und noch stärker erhitze?

Diese Frage ging ihm nicht mehr aus dem Kopf und schließlich beschloss er, mit diesem Diamanten, der ihn all seine Ersparnisse gekostet hatte, ein Experiment durchzuführen, um die Wahrheit herauszufinden. Nach einigen Vorbereitungen begann das Experiment offiziell. Als die Reaktion lange genug anhielt, öffnete Morvo das Reaktionsgerät und stellte überrascht fest, dass der Diamant nicht verschwand, sondern sich in Graphit verwandelte.

Im Handumdrehen verwandelte sich der Diamant in Graphit. Das Ergebnis ist so lächerlich. Das ist eine Ersparnis für die Hälfte eines Lebens! Das ist ein Geschenk für meine Verlobte! Die Kosten für dieses Experiment sind wirklich hoch. Als Morvo jedoch die Ergebnisse des Experiments der Außenwelt bekannt gab, herrschte in ganz Europa Aufruhr.

Der Protagonist von "Turning Stone into Gold" ist Moissan

Da sich Diamanten beim Erhitzen im Vakuum in Graphit umwandeln lassen, bedeutet dies, dass sich Graphit unter bestimmten Bedingungen auch in Diamanten umwandeln lässt! Wie viel Gewinn lässt sich erzielen, wenn aus wertlosem Graphit unbezahlbare Diamanten hergestellt werden? Es bringt die Leute sogar in ihren Träumen zum Lachen!

Viele Wissenschaftler stürzten sich sofort in das Spiel, „aus Stein Gold zu machen“, und der französische Chemiker Moissan war einer von ihnen.

Moissan entwarf zunächst den ersten Versuchsplan: Als Fluorexperte wollte er elementares Fluor mit Graphit reagieren lassen, um es in Fluorkohlenwasserstoff umzuwandeln, und anschließend das Fluor mit einer bestimmten Methode entfernen, um zu sehen, ob man auf diese Weise Diamant gewinnen könnte. Dieser Versuchsplan wurde jedoch bald verworfen, da es mit dieser Methode unmöglich war, Diamanten herzustellen.

Kohlenstoff- und Diamantdiagramm/Netzwerk

Anschließend entwarf Moissan einen zweiten Versuchsplan: Er verwendete zunächst den von ihm erfundenen Moisson-Elektroofen, um das Eisen zu schmelzen, gab dann Graphit in das geschmolzene Eisen und goss das mit Kohlenstoff vermischte geschmolzene Eisen anschließend in kaltes Wasser, um es schnell abkühlen zu lassen. Er wollte den enormen Druck, der durch die schnelle Abkühlung und Kontraktion des Eisens entsteht, nutzen, um die Kohlenstoffatome zu zwingen, sich in geordneter Weise in der Kristallstruktur des Diamanten anzuordnen und dann Säure verwenden, um das Eisen aufzulösen und so Diamanten zu erhalten. Moissan war von seinem Plan sehr überzeugt und nannte ihn den „perfekten Plan“.

Also begannen Moissan und sein Assistent immer wieder mit Experimenten. Sie scheitern immer wieder und ändern dann immer wieder die Bedingungen, um es erneut zu schaffen. Moissans fast paranoider Charakter unterstützte diese Experimente immer wieder.

Eines Tages im Jahr 1893 schlossen Moissan und sein Assistent erneut ein Experiment ab, das sie schon viele Male wiederholt hatten. Zu diesem Zeitpunkt hatten sie die Aufregung und Angst, die sie zu Beginn des Experiments verspürt hatten, längst verloren. Innerlich waren sie ruhig, denn dieses Experiment schien sich nicht groß von den vorherigen zu unterscheiden. Doch gerade als sie sorgfältig die schwarzen Rückstände des Experiments abwischten, stieß der scharfäugige Assistent plötzlich einen seltsamen Schrei aus. Es stellte sich heraus, dass zwischen den Rückständen ein glänzender Gegenstand funkelte – ein Diamant mit einem Durchmesser von 0,7 mm.

Moissan vergoss Tränen der Freude. All die Tage und Nächte des intensiven Nachdenkens und Wartens wurden in diesem Moment außergewöhnlich. Er berichtete der französischen Akademie der Wissenschaften umgehend über die Ergebnisse des Experiments. Europa brodelte erneut. Alle glaubten, dass Moissan in naher Zukunft der reichste Mann der Welt sein würde, weil er das Geheimnis der Verwandlung von Steinen in Gold gemeistert hatte.

Überraschenderweise war Moissan nicht an Geld interessiert. Nachdem er künstliche Diamanten hergestellt hatte, begann er nicht mit der Massenproduktion, sondern wandte sich sofort anderen wissenschaftlichen Forschungen zu.

Moissan konnte keine künstlichen Diamanten herstellen

Im Jahr 1906 besiegte Moissan erfolgreich den damaligen Großmeister der Chemie, Mendelejew, und erhielt im selben Jahr für seine vielen erstaunlichen Entdeckungen auf diesem Gebiet der Wissenschaft den Nobelpreis für Chemie. Zu diesem Zeitpunkt waren 10 Mitglieder der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften stimmberechtigt, von denen 4 für Mendelejew stimmten, 1 sich enthielt und die restlichen 5 für Moissan stimmten. Mendelejew starb 1907 und verpasste den Nobelpreis für Chemie.

Doch seltsamerweise lautete die Begründung für Moissans Preisverleihung damals „in Anerkennung seines herausragenden Beitrags zur Herstellung von elementarem Fluor und in Anerkennung seiner Erfindung des Moissan-Elektroofens“. Künstliche Diamanten wurden darin nicht erwähnt, obwohl Moissan in seiner Dankesrede wiederholt seine Pionierarbeit bei der Synthese künstlicher Diamanten betonte.

Warum ist das so? Als Moissan der Französischen Akademie der Wissenschaften die experimentellen Ergebnisse mitteilte, stellte sich heraus, dass die Französische Akademie der Wissenschaften, da Moissan ein bekannter Wissenschaftler war, der Außenwelt direkt verkündete, dass er künstliche Diamanten hergestellt hatte. Die französische Akademie der Wissenschaften hat einen Fehler gemacht, indem sie keine Überprüfung durchgeführt hat.

Tatsächlich war es unter den damaligen Versuchsbedingungen unmöglich, künstliche Diamanten zu gewinnen. Denn um künstliche Diamanten herzustellen, ist der Einsatz von Geräten erforderlich, die hohen Druck erzeugen können, sowie von Ausrüstung, die hohen Temperaturen und hohem Druck standhält. Der Nobelpreis für Physik des Jahres 1946 wurde dem amerikanischen Wissenschaftler Professor Bridgman für seine Erfindung eines Geräts zur Erzeugung extrem hoher Drücke und für einige wichtige Entdeckungen auf dem Gebiet der Hochdruckphysik verliehen. Zu diesem Zeitpunkt wurde es möglich, künstliche Diamanten herzustellen.

Im Jahr 1955 synthetisierten die amerikanischen Wissenschaftler Hall und andere künstliche Diamanten bei 1.650 °C und 95.000 Atmosphären und wiederholten den Vorgang viele Male unter ähnlichen Bedingungen. Die synthetisierte Substanz wurde außerdem verschiedenen physikalischen und chemischen Tests unterzogen und es wurde bestätigt, dass es sich um Diamant handelt. Dies geschah jedoch 62 Jahre, nachdem Moissan seinen „Erfolg“ erklärt hatte.

Der dritte Diamant, der gekauft wurde, um das Experiment zu beenden

Was ist also mit Moissan-Diamanten?

Nachdem Moissan bekannt gegeben hatte, dass er künstliche Diamanten hergestellt hatte, wandte er sich anderen Forschungsarbeiten zu. Viele europäische wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Diamantenhändler waren zu Moissans Lebzeiten nicht in der Lage, die gewünschten Geheimnisse zu erfahren. Daher suchten sie nach seinem Tod seine Witwe auf und wollten seine Forschungsmanuskripte kaufen. Schließlich kauften einige Geschäftsleute Moissans experimentelle Platten zu einem hohen Preis. Sie waren überglücklich und begannen sofort mit Experimenten, in der Hoffnung, in kurzer Zeit eine große Menge Diamanten zu produzieren und über Nacht reich zu werden.

Können Sie den Unterschied zwischen natürlichen und künstlichen Diamanten erkennen (rechts)? Foto/Visual China

Unerwartet war, dass diese Leute, egal wie sie ihre Experimente durchführten, nicht die gewünschten Diamanten bekommen konnten. Kein einziges Experiment war erfolgreich und nicht einmal die geringste Spur von Diamanten war zu sehen. Die Händler waren wütend. Sie fühlten sich betrogen und glaubten, dass Moissans Witwe ihnen nicht das echte Manuskript verkauft hatte. Diese Leute gingen also zu Moissans Witwe, um eine Erklärung zu verlangen, und verlangten von ihr die Herausgabe des echten Versuchsplans. Auch Moissans Witwe fühlte sich sehr gekränkt. Sie hatte diesen Leuten das Manuskript offensichtlich unversehrt gegeben. Wie könnte man ihr die Schuld geben, wenn das Experiment scheiterte?

Schließlich wurde sie in die Enge getrieben und musste den Assistenten suchen, der das Experiment mit Moissan durchgeführt hatte, in der Hoffnung, dass er herausfinden könnte, warum ihre Experimente fehlgeschlagen waren.

Womit niemand gerechnet hatte, war, dass Moissans Assistent ein schockierendes Geheimnis preisgab. Es stellte sich heraus, dass der Assistent Moissan, nachdem das Experiment immer wieder fehlgeschlagen war, dazu geraten hatte, das Experiment abzubrechen, da er der Ansicht war, dass der Plan höchstwahrscheinlich theoretisch falsch war. Doch der paranoide Moissan ignorierte den Rat seines Assistenten. Er war fest davon überzeugt, dass der zweite Plan, den er entworfen hatte, der „perfekte Plan“ war und drängte seinen Assistenten lediglich dazu, die Bedingungen weiter zu ändern und das Experiment durchzuführen. Die Geduld des Assistenten war durch diese wiederholten Misserfolge erschöpft. Er hatte das Gefühl, dass dies Zeitverschwendung war und es schien, als würde Moissan nicht aufgeben, bis er sein Ziel erreicht hatte. Nach dieser schmerzhaften und wiederholten Folter nahm der Assistent seine Ersparnisse und kaufte einen sehr kleinen Diamanten. Nach einem weiteren fehlgeschlagenen Experiment nutzte der Assistent Moissans Unaufmerksamkeit aus und warf den kleinen Diamanten, den er gekauft hatte, in den Reaktionsbehälter, und dann passierten die Geschichten, die wir zuvor erwähnt haben.

Heutiges „Labor“ zur Herstellung künstlicher Diamanten. Foto/Visual China

Die Wahrheit kam ans Licht. Es stellte sich heraus, dass Moissan noch nie künstliche Diamanten hergestellt hatte. Das Ganze schien ein Scherz Gottes zu sein, den er sich mit ihm erlaubt hatte.

Von Geng Yanbing