Συνθετικό διαμάντι

Η Ορυκτολογία, μας πληροφορεί ότι τόσο ο γραφίτης όσο και το διαμάντι μοιράζονται το ίδιο χημικό συστατικό: τον άνθρακα. Επειδή οι διαφορετικές κρυσταλλικές τους δομές, ο γραφίτης είναι μαλακός, ενώ το διαμάντι είναι σκληρό.

Επιτρέψτε μου να εξηγήσω περαιτέρω:

Η δομή του διαμαντιού είναι μια κυβική διάταξη με επίκεντρο την όψη που αποτελείται από τετραεδρικό , όπου το κεντρικό άτομο άνθρακα κάθε τετραέδρου είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο σε μια ισχυρή, άμεση σύνδεση με τα τέσσερα άτομα άνθρακα στις κορυφές. Λόγω της κορεσμένης και κατευθυντικής φύσης των ομοιοπολικών δεσμών, η δομή γίνεται εξαιρετικά στιβαρή.

Για περαιτέρω διευκρίνιση:

Το πλαίσιο του Diamond χαρακτηρίζεται από ένα επικεντρωμένο κυβικό πλέγμα που αποτελείται από διασυνδεδεμένα τετράεδρα. Μέσα σε κάθε τετράεδρο, το κεντρικό άτομο άνθρακα σχηματίζει ομοιοπολικούς δεσμούς με τα τέσσερα γύρω άτομα άνθρακα στις γωνίες.

Οι εγγενείς ιδιότητες των ομοιοπολικών δεσμών, συγκεκριμένα ο κορεσμός και η κατευθυντικότητά τους, συμβάλλουν στην εξαιρετική σταθερότητα και αντοχή αυτής της διάταξης.

Η κρυσταλλική δομή του γραφίτη φαίνεται στο σχήμα, όπου τα άτομα άνθρακα είναι διατεταγμένα σε επίπεδα εξαγωνικά στρώματα, με την απόσταση μεταξύ των ατόμων άνθρακα εντός του επιπέδου να είναι μικρή και να συνδέεται με ομοιοπολικούς δεσμούς, οι οποίοι είναι ισχυροί και σταθεροί. Η απόσταση μεταξύ των ατόμων άνθρακα σε γειτονικά στρώματα είναι μεγάλη, συνδεδεμένη με τις δυνάμεις van der Waals, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα την απαλή υφή του γραφίτη. Επομένως, ο γραφίτης είναι επίσης λιπαντικό.

Η βασική αρχή της παραγωγής τεχνητού διαμαντιού είναι η αλλαγή της πολυεπίπεδης εξαγωνικής δομής του γραφίτη σε μια κυβική δομή διαμαντιού με επίκεντρο την όψη. Τα συνθετικά διαμάντια μετατρέπονται όλα από γραφίτη υπό συνθήκες πίεσης περίπου 5,6 έως 6 GPa και θερμοκρασίες περίπου 1300 μοιρών.