Ziarul Ştiintelor Populare şi al Călătoriilor, noiembrie 1913 – decembrie 1914 (Anul 14, nr. 1-60)
1914-10-14 / nr. 49
770 ZIARUL ŞTIINŢELOR POPULARE SI AL CĂLĂTORIILOR Prepararea diamantului artificial K. de Boisniemi Carbonul se prezintă în natură sub diferite înfăţişerî. In combinaţie el intră în compoziţia unui foarte mare număr de gaze, carburi gazoase acid carbonic, oxid de carbon de lichide, (petrol) sau solide (carbonaţi ca creta sau dolomita), ţesăturile vegetale şi animale, etc. El se preznt şi în masse negre amorfe, şi constitue diferitele combustibile pământoase ca lignitul, antracitul, huila. Cristalizat, carbonul e denumit grafit şi diamant când atinge un grad de curăţenie absolută ceea ce-i dă o albeaţă şi o transparenţă perfectă. In stare naturală, diamantul exista în unele zăcăminte ce se găsesc maî ales în India, în Africa de Sud şi în Brazilia. încă de mult s‘a căutat să se fabrice diamantul artificial, sau cum s‘a mai zis deşi cu o expresie nu tocmai potrivită, să se facă sinteza diamantului—expresie ce o voi adopta şi eu aci, pentru mai multă înlesnire. De câte ori cineva vorbeşte de sinteza carbonului cristalizat, transparent (fabricaţia diamantului spre a fi mai înţeles) se vede în publi o mirare însoţită de o neîncredere bănuitoare. Aceasta se dato- reşte, pe de o parte rarităţei şi a preţului enorm a acestei pietre, din care unele mostre valorează mai mult de zece mii de ori greutatea lor în aur“; pe de altă parte, neîncrederii ce se împrăştie în public de către cine ştie cine. Totuși nu e nimic maî misterios sau maî miraculos ca, în alte sinteze industrializate astăzi: sintezele rubinului, safirului, smaragduluî, corindonului sau în chiar acelea ale fierului, aramei, nichelului etc. In 1772, Lavoisier arzând diamantul într-un balon umplut cu oxigen, observă că produsele ardereî erau exact aceleaşi cu ale ardereî carbonului. Avu, se zice, o mirare extremă şi arătă această asemănare neaşteptată între cele două corpuri, care păreau aşa de diferite, fără a îndrăzni însă să facă cunoscut identitatea ce el chiar o bănuia între ele. Această identitate era cu toate acestea destul de adevărată, deoarece toţi învăţaţii acelei epoce, repetând această experienţă, ajunseră la acelaş rezultat. Astfel această piatră minunată, această frântură de stea, cum o numesc poeţii, nu era altceva decât carbon, o bucată din acest ordinar carbon răspândit aşa de mult în natură. Intre bucata de huilă opacă aruncată cu dispreţ în foc şi între piatra preţioasă, ale cărei străluciri măreşte diadema regală, nu se află nici un fel de deosebire din punct de vedere al alcătuirei intime, afară de aşezarea moleculelor care le fleosibeşte. Dar detronând astfel pe regele mineralelor, descoperirea lui Lavoisier deschidea o cale nouă şi dacă sinteza diamantului nu părea de o împlinre apropiată, cel puţin din acel moment se prevedea că într'un viitor nu tocmai depărtat, va deveni un fapt împlinit deoarece diamantul nu era în realitate decât carbon. Problema sintezei sale se mărgnea numai în a trece acest carbon din una din formele sale aşa de felurite şi de cunoscute nouă la forma cristalizată, aşa de rară şi de preţioasă. Ceea ce natura a ştiut să facă în misterioasele sale adâncimi ştiinţa va trebui să ajungă s-o reproducă într'o zi în laboratoarele sale. Mulţi învăţaţi se isbeau de această interesantă problemă, dar fără să ajungă a-i găsi deslegarea. Aceasta tocmai pentru faptul că le lipsea acea minunată unealtă modernă, care se numeşte cuptor electric, inventat de Siemens în 1879, care desoxidează, topeşte, volatilizează corpurile cele mai refractare şi cu ajutorul căruia Moissan putu realiza acele sinteze, care aduse renumele, printre care putem menţiona pe aceia a diamantului. Nu se ştia însă cum ia naştere diamantul în natură. Foarte multe ipoteze au fost emise, unele sprijinite pe studiul zăcămintelor diamantifere, altele aparţinând domeniului fantaziei, fără ca vreuna din ele să fi lămurit cât de puţin această chestie. Sunt totuşi două condiţiuni, de care nu trebue să ne îndoim şi anume că: diamantul ia naştere la o temperatură foarte ridicată şi pentru a trece în stare de cristal transparent, trebue în mod silit să ia mai întâi forma lichidă. Cea dintâi din aceste condiții explică raritatea diamantului. Intr'adevăr carbonul, este după cum se numeşte în chimie, un puternic reducător. La cald, el prezintă o mare afinitate pentru oxigenul cu care se uneşte scoţând pe alte corpuri din combinările lor oxigenate, dând astei naştere acidului carbonic sau oxidului de carbon ; pe această proprietate se bazează metalurgia fierului şi a altor multe metale. Toată scoarţa pământului, ca să zic aşa, e împresurată de toate părţile de oxigen ; se înţelege că carbonul în contactul oxigenului s-ar fi unit, întâlnindu-se la o temperatură înaltă. I se admite, tot din cauza aceasta, posibilitatea şi clar siguranţa a celei de a doua condiţii, dar fără să o fi putut vreodată constata de visu. In experienţele demne de amintit, excutate acum vreo 60 de ani, Despretz realizase sau crezuse că realizase topirea carbonului, dar cum de atunci nici un chimist, chiar dispunând de mijloace mult mai puternice, nu putu să reproducă simptomele de topire, ce Despretz credea că le-a observat, rezultatele anunţate de el fură considerate ca ilusoriu. Bineînţeles că carbonul nu are o topire aparentă pentru că trece din starea solidă în cea gazoasă, fără a putea observa trecerea sa prin starea lichidă; foarte mulţi învăţaţi şi chiar Moissan au crezut că vor putea chiar că trebuia să găsească această stare lichidă în combinaţiunile sale, atunci când aceste combinaţiuni sunt ele însuşi în stare lichidă. Această concepţie simplă a putut realiza sinteza diamantului. Foarte multe metale, aşa ca fierul, manganezul, argintul şi întreaga serie a metalelor alcalino-teroase şi alcaline (sodiu, potasiu, litiu, bariu, calciu etc.) au proprietatea de a absolvă la cald, cantităţi de carbon formând carburi de fier, de argint, de sodiu, de calciu etc. Insă pentru unele dintre ele ca fierul şi argintul, cantitatea de carbon ce ele o pot disolva (sau capacitatea lor de saturaţie) este cu atât mai mare cu cât ele sunt supuse la o temperatură mai ridicată. De exeplu, fierul în fuziune supus la o temperatură de 1600o disolvă 3% carbon ,transformându-se în fontă. Dacă se ridică temperatura la 2000o capacitatea de saturaţiune mărindu-se aceiaşi cantitate de fier va disolva 4% carbon; din potrivă dacă readucem temperatura sa din nouă la 1600o capacitatea sa de saturaţiune se micşorează şi cantitatea de fier ,,vă vărsa“ prisosul de carbon disolvat între 1600 şi 2000o. Acest prisos va rămâne în suspensiune, dar necombinat cu fierul în topire, întocmai după cum se formează cristale de zahăr într'un pahar cu licheor, ce se lasă să se răcească, după ce a fost săturat la cald. Dacă acum se disolvă prin mijlocul acizilor cantitatea de fier odată răcită, se găseşte sub formă de grafit,, de carbon amorf şi de diamant prisosul de carbon pus în libertate. Tot prin această serie de observaţiuni şi Marsden în 1885 servindu-se de o cantitate de argint în fuziune ca disolvant al carbonului ajunse cel dintâi să obţină diamante artificiale microscopice. Puţin mai târziu în 1893 Moissan avu ideia să ceară ajutorul presiunilor puternice pentru ca să împiedece ca, carbonul pus în libertate în loc de a lua forma grafitului să-l transforme deadreptul în diamant. El închise într'o căldare de oţel o cantitate de fontă topită, saturată de carbon şi prin producerea presiunilor foarte mari capătă cristale mci de diamant. In 1896 M. Rossel profesor la Universitatea din Berna arătă prezenţa diamantului în oţelul tare obţinut prin apăsări. ‘ In sfârşit trebuesc arătate experienţele cele mai recente ale lui Rousseau şi de von Bolton cari au ajuns să producă diamant prin descompunerea metodică a unor hidrocarbure gazoase. Toate aceste procedee n‘au dat decât cristale cât se poate de mici a căror formă şi fel nu puteau fi destăinuite decăt la microscop şi a căror analiză nu putea să fie cercetată. Metoda sintezei ce o voi descri, a dat adevărate diamante al căror volum întrece de 4—500 de ori pe cristalele cele mai mari obţinute de Moissan. Ea constitue un progres considerabil şi pare susceptibilă a duce la rezultate importante. Acest procedeu ca şi acela al lui Moissan are ca punct de plecare tot o cantitate de metal carburat topit dar se deosibeşte mult de al lui Moissan prin lipsa totală a presiunei şi prin intervenţia unei energii streine—electricitatea pentru a face separarea carbonului. Am ales un corp foarte bogat în carbon, carbura de calciu C a C a cărei compoziţie e de 62.5 calciu şi 37.5 carbon. Astfel într'un kg. din această carbură s'ar putea teoreticeşte izola 375 gr. de carbon pe când în tratamentul fontei carburate nu se poate izola decât carbonul în prisos de saturaţie după cum s'a arătat mai sus. Pe un strat de var nestins pisat, bine îndesat, întins într'un cuptor electric se pune carbura de calciu de tratat, apoi se trece prin această carbură un curent continuu de o intensitate puternică şi cu o slabă tensiune. Sub puterea efectului calorific Joule produse prin trecerea acestui curent carbură topită la 2700o şi forma o massă lichidă. Acţiunea electrolică a dinamurilor cu curentul continuă intervine atunci pentru a separa elementele acestei masse. Conform regulelor electrolizei, calciu este atras spre polul negativ, arzând cu o flacăre caracteristică de un roșu aprins. Carbonul pus în libertate la polul positiv cristalizează sub frmă de diamant în sgura ce provine de descompunerea carbonului. Acesta este principiul metodei ce am aplicat-o cu succes în sinteza diamantului. Laboratorul instalat special în vederea acestor experienţe cuprinde 2 dinamuri cu curent continuu susceptibile fiecare a debita 800—1200 amperî cu o tensiune ce poate varia între 15 şi 20 volţi; ele se pun în mişcare printr'un motor acţionat şi el prin curentul sectorului. Dispunem astfel de vreo 50 de kilowaţi aproape. I