Syntetický diamant

Mineralógia nás informuje, že grafit aj diamant zdieľajú rovnakú chemickú zložku: uhlík. Vzhľadom na rozdielne kryštálové štruktúry je grafit mäkký, zatiaľ čo diamant je tvrdý.

Vysvetlím ďalej:

Štruktúra diamantu je plošne centrované kubické usporiadanie tvorené štvorstenom, kde každý centrálny atóm uhlíka štvorstenu je kovalentne viazaný v silnom, priamom spojení so štyrmi atómami uhlíka vo vrcholoch. Vďaka saturovateľnému a smerovému charakteru kovalentných väzieb sa štruktúra stáva mimoriadne robustnou.

Pre bližšie objasnenie:

Diamantový rám je charakterizovaný tvárne centrovanou kubickou mriežkou pozostávajúcou z prepojených štvorstenov. V každom štvorstene tvorí centrálny atóm uhlíka kovalentné väzby so štyrmi okolitými atómami uhlíka v rohoch.

Vlastné vlastnosti kovalentných väzieb, konkrétne ich sýtosť a smerovosť, prispievajú k extrémnej stabilite a pevnosti tohto usporiadania.

Kryštalická štruktúra grafitu je znázornená na obrázku, kde sú atómy uhlíka usporiadané v rovinných šesťuholníkových vrstvách, pričom vzdialenosť medzi atómami uhlíka v rovine je malá a sú spojené kovalentnými väzbami, ktoré sú pevné a pevné. Vzdialenosť medzi atómami uhlíka v susedných vrstvách je veľká, spojená van der Waalsovými silami, čo vedie k mäkkej textúre grafitu. Preto je grafit aj mazivo.

Základným princípom výroby umelého diamantu je zmena vrstvenej hexagonálnej štruktúry grafitu na plošne centrovanú kubickú štruktúru diamantu. Syntetické diamanty sú všetky konvertované z grafitu za podmienok tlaku približne 5,6 až 6 GPa a teplôt približne 1300 stupňov.