Syntetisk diamant

Mineralogi informerer os om, at både grafit og diamant deler den samme kemiske komponent: kulstof. På grund af deres forskellige krystalstrukturer er grafit blød, mens diamant er hård.

Lad mig forklare nærmere:

Diamantens struktur er et ansigtscentreret kubisk arrangement, der består af tetraedrisk , hvor hvert tetraeders centrale carbonatom er kovalent bundet i en stærk, direkte forbindelse til de fire carbonatomer ved hjørnerne. På grund af den mættende og retningsbestemte karakter af kovalente bindinger bliver strukturen usædvanlig robust.

For yderligere at præcisere:

Diamantens ramme er karakteriseret ved et ansigtscentreret kubisk gitter bestående af indbyrdes forbundne tetraedre. Inden for hvert tetraeder danner det centrale carbonatom kovalente bindinger med de fire omgivende carbonatomer i hjørnerne.

De iboende egenskaber af kovalente bindinger, specifikt deres mætning og retningsbestemthed, bidrager til den ekstreme stabilitet og styrke af dette arrangement.

Krystalstrukturen af ​​grafit er vist på figuren, hvor carbonatomerne er arrangeret i plane hexagonale lag, hvor afstanden mellem carbonatomer i planet er lille og bundet af kovalente bindinger, som er stærke og faste. Afstanden mellem carbonatomer i tilstødende lag er stor, bundet af van der Waals-kræfter, hvilket resulterer i den bløde tekstur af grafit. Derfor er grafit også et smøremiddel.

Det grundlæggende princip for produktion af kunstig diamant er at ændre den lagdelte sekskantede struktur af grafit til en ansigtscentreret kubisk struktur af diamant. Syntetiske diamanter omdannes alle fra grafit under betingelser på omkring 5,6 til 6 GPa tryk og temperaturer på omkring 1300 grader.