Diament syntetyczny

Mineralogia informuje nas, że zarówno grafit, jak i diament mają ten sam składnik chemiczny: węgiel. Ze względu na różne struktury krystaliczne grafit jest miękki, a diament twardy.

Pozwól, że wyjaśnię to bardziej szczegółowo:

Struktura diamentu to układ sześcienny o strukturze ściano-centralnej, składający się z tetraedrów, gdzie każdy centralny atom węgla tetraedru jest kowalencyjnie związany silnym, bezpośrednim połączeniem z czterema atomami węgla na wierzchołkach. Ze względu na nasycalny i kierunkowy charakter wiązań kowalencyjnych, struktura staje się wyjątkowo wytrzymała.

Aby wyjaśnić więcej:

Struktura Diamonda charakteryzuje się siecią sześcienną o środku ścian, składającą się z połączonych ze sobą czworościanów. W obrębie każdego czworościanu centralny atom węgla tworzy wiązania kowalencyjne z czterema otaczającymi go atomami węgla na rogach.

Wrodzone właściwości wiązań kowalencyjnych, zwłaszcza ich nasycenie i kierunkowość, przyczyniają się do wyjątkowej stabilności i wytrzymałości tego układu.

Struktura krystaliczna grafitu jest pokazana na rysunku, gdzie atomy węgla są ułożone w płaskich heksagonalnych warstwach, przy czym odległość między atomami węgla w płaszczyźnie jest mała i połączona wiązaniami kowalencyjnymi, które są silne i trwałe. Odległość między atomami węgla w sąsiednich warstwach jest duża, połączona siłami van der Waalsa, co skutkuje miękką teksturą grafitu. Dlatego grafit jest również środkiem smarnym.

Podstawową zasadą produkcji sztucznych diamentów jest zmiana warstwowej heksagonalnej struktury grafitu na ściennie centrowaną sześcienną strukturę diamentu. Wszystkie syntetyczne diamenty są przekształcane z grafitu w warunkach ciśnienia około 5,6 do 6 GPa i temperatury około 1300 stopni.