Ordet 'diamant' stammer fra det græske ord 'adamao, 'betyder' Jeg temmer 'eller' Jeg undgår 'eller det relaterede ord'Adamas, 'der betyder' hårdeste stål 'eller' hårdeste stof '.
Alle ved diamanter er hårde og smukke, men vidste du, at en diamant kunne være det ældste materiale, du måske ejer? Mens den sten, i hvilken diamanter findes, kan være 50 til 1.600 millioner år gammel, er diamanterne i sig selv ca. 3,3 milliard år gammel. Dette uoverensstemmelse stammer fra det faktum, at den vulkanske magma, der størkner i sten, hvor diamanter findes, skabte dem ikke, men transporterede kun diamanter fra jordens mantel til overflade. Diamanter kan også dannes under det høje tryk og temperaturer på stedet for meteorit virkninger. Diamanter dannet under en anslag kan være relativt 'unge', men nogle meteoritter indeholder stardust - snavs fra død af en stjerne - som kan indeholde diamantkrystaller. En sådan meteorit vides at indeholde små diamanter over 5 milliarder år gamle. Disse diamanter er ældre end vores solsystem.
Start med kulstof
Forståelse af en diamants kemi kræver en grundlæggende viden om elementet kulstof. Et neutralt kulstof atom har seks protoner og seks neutroner i sin kerne, afbalanceret med seks elektroner. Elektronskalkonfigurationen af kulstof er 1s22s22p2. Kulstof har en valens af fire, da fire elektroner kan accepteres for at udfylde 2p-orbitalen. Diamant består af gentagne enheder af carbonatomer, der er forbundet med fire andre carbonatomer via den stærkeste kemiske forbindelse, kovalente bindinger. Hvert carbonatom er i et stift tetraedralt netværk, hvor det er ensartet fra dets nærliggende carbonatomer. Den strukturelle enhed af diamant består af otte atomer, der grundlæggende er arrangeret i en terning. Dette netværk er meget stabilt og stift, hvorfor diamanter er så meget hårde og har et højt smeltepunkt.
Stort set alt kulstof på Jorden kommer fra stjernerne. At studere det isotopiske forhold mellem kulstof i en diamant gør det muligt at spore kulstofens historie. For eksempel på jordoverfladen er forholdet mellem isotoper carbon-12 og carbon-13 er lidt anderledes end stardust. Visse biologiske processer sorterer også aktivt kulstofisotoper efter masse, så det isotopforhold mellem kulstof, der har været i levende ting, er forskelligt fra jordens eller stjernernes. Derfor er det kendt, at kulstoffet for de fleste naturlige diamanter for nylig kommer fra kappen, men kulstof for et par diamanter er det genanvendte kulstof fra mikroorganismer, der dannes til diamanter af jordskorpen via pladetektonik. Nogle minutters diamanter, der er genereret af meteoritter, er fra kulstof, der er tilgængeligt på påvirkningsstedet; nogle diamantkrystaller inden for meteoritter er stadig friske fra stjernerne.
Krystallstruktur
Krystallstrukturen af en diamant er et ansigt-centreret kubisk eller FCC gitter. Hvert carbonatom forbinder fire andre carbonatomer i regelmæssige tetrahedroner (trekantede prismer). Baseret på den kubiske form og dets meget symmetriske arrangement af atomer, kan diamantkrystaller udvikle sig til flere forskellige former, kendt som 'krystalvaner'. Den mest almindelige krystalvaner er den ottesidede oktaeder eller diamantform. Diamantkrystaller kan også danne terninger, dodecahedra og kombinationer af disse former. Bortset fra to formklasser er disse strukturer manifestationer af det kubiske krystalsystem. En undtagelse er den flade form, der kaldes en macle, som virkelig er en sammensat krystal, og den anden undtagelse er klassen af ætsede krystaller, der har afrundede overflader og kan have aflange former. Ægte diamantkrystaller har ikke helt glatte ansigter, men kan have hævet eller indrykket trekantede vækster kaldet 'trigoner'. Diamanter har perfekt spaltning i fire forskellige retninger, hvilket betyder, at en diamant vil adskille pænt langs disse retninger i stedet for at bryde på en ujævn måde. Spaltelinierne skyldes, at diamantkrystallen har færre kemiske bindinger langs planet af dens oktaedriske flade end i andre retninger. Diamantskærer drager fordel af spaltelinier til facet smykkesten.
Grafit er kun et par elektron volt, der er mere stabil end diamant, men aktiveringsbarrieren til konvertering kræver næsten lige så meget energi som at ødelægge hele gitteret og genopbygge det. Når diamanten først er dannet, vil den ikke genoprette tilbage til grafit, fordi barrieren er for høj. Det siges, at diamanter er metastabile, da de er kinetisk snarere end termodynamisk stabile. Under de høje tryk- og temperaturforhold, der er nødvendige for at danne en diamant, er dens form faktisk mere stabil end grafit, og så over millioner af år kan kulstofholdige aflejringer langsomt krystallisere ind i diamanter.