Chimia diamantelor: proprietăți și tipuri

Diamantul este cel mai greu material natural. Scara de duritate Mohs, pe care diamantul este un '10' și corindonul (safir) este un '9', nu atestă în mod adecvat această duritate incredibilă, deoarece diamantul este exponențial mai greu decât corundul. Diamant este, de asemenea, substanța cea mai puțin compresibilă și cea mai rigidă.

Diamantul este o excepție conductor termic - de 4 ori mai bun decât cupru - ceea ce dă o semnificație diamantelor numite „gheață”. Diamantul are o expansiune termică extrem de scăzută, este inert din punct de vedere chimic în ceea ce privește majoritatea acizilor și alcalinilor, este transparent de la extrem de infraroșu prin ultravioleta profundă și este unul dintre doar câteva materiale cu funcție de lucru negativă (electron afinitate). O consecință a afinității negative a electronilor este că diamantele resping apa, dar acceptă cu ușurință hidrocarburi precum ceara sau grăsimea.

Diamantele nu conduc bine electricitatea, deși unele sunt semiconductori. Diamantul poate arde dacă este supus unei temperaturi ridicate în prezența oxigenului. Diamantul are o gravitate specifică ridicată; este uimitor de dens, având în vedere greutatea atomică scăzută a

Pietrele prețioase cu diamante sunt de obicei albastre clare sau palide, dar diamantele colorate, numite „fantezii”, au fost găsite în toate culorile curcubeului. Bor, care conferă o culoare albăstruie, iar azotul, care adaugă un turn galben, sunt impurități comune ale urmelor. Două roci vulcanice care pot conține diamante sunt kimberlitul și lamproitul. Cristalele de diamant conțin frecvent includeri de alte minerale, cum ar fi granat sau cromit. Multe diamante fluoresc albastru spre violet, uneori suficient de puternic pentru a fi văzute în lumina zilei. Unele diamante fluorescente albastru se fosforesc galben (strălucește în întuneric într-o reacție ulterioară).

Diamante naturale

Diamantele naturale sunt clasificate în funcție de tipul și cantitatea de impurități găsite în cadrul acestora.

• Tipul Ia - Acesta este cel mai frecvent tip de diamant natural, care conține până la 0,3% azot.
• Tip Ib - Foarte puține diamante naturale sunt de acest tip (~ 0.1%), dar aproape toate diamantele industriale sintetice sunt. Diamantele de tip Ib conțin până la 500 ppm azot.
• Tipul IIa - Acest tip este foarte rar în natură. Diamantele de tip IIa conțin atât de puțin azot încât nu este ușor detectat folosind metode de absorbție în infraroșu sau ultraviolete.
• Tipul IIb - Acest tip este, de asemenea, foarte rar în natură. Diamantele de tip IIb conțin atât de puțin azot (chiar mai mic decât cel de tip IIa) încât cristalul este un semiconductor de tip p.

Diamante industriale sintetice

Diamantele industriale sintetice au produs procesul de sinteză de temperatură înaltă la presiune înaltă (HPHT). În sinteza HPHT, grafitul și un catalizator metalic sunt plasate într-o presă hidraulică la temperaturi și presiuni ridicate. Pe parcursul a câteva ore, grafitul se transformă în diamant. Diamantele rezultate au de obicei o dimensiune de câțiva milimetri și sunt prea defectuoase pentru a fi utilizate ca pietre prețioase, dar acestea sunt extrem de util ca muchii pe uneltele de tăiere și burghie și pentru a fi comprimate pentru a genera foarte mare presiuni. (Notă laterală interesantă: Deși sunt folosite pentru tăierea, măcinarea și lustruirea multor materiale, diamantele nu sunt folosite la mașină aliaje de fier, deoarece diamantul se degradează foarte repede, datorită unei reacții la temperatură ridicată între fier și carbon.)

Diamante de film subțire

Un procedeu numit Depunere chimică a vaporilor (CVD) poate fi utilizat pentru a depune peliculele subțiri de diamant policristalin. Tehnologia CVD permite punerea acoperirilor cu „uzură zero” pe piesele mașinii, folosind acoperiri cu diamante pentru a îndepărta căldura componente electronice, ferestre de modă care sunt transparente pe o gamă largă de lungime de undă și profită de alte proprietăți ale diamante.