Syntetický diamant

Mineralogie nás informuje, že jak grafit, tak diamant sdílejí stejnou chemickou složku: uhlík. Vzhledem k jejich odlišné krystalové struktuře je grafit měkký, zatímco diamant je tvrdý.

Vysvětlím dále:

Struktura diamantu je kubické uspořádání se středem na obličej tvořené čtyřstěnným , kde je centrální atom uhlíku každého čtyřstěnu kovalentně spojen v silném přímém spojení se čtyřmi atomy uhlíku ve vrcholech. Díky saturovatelné a směrové povaze kovalentních vazeb se struktura stává výjimečně robustní.

Pro další upřesnění:

Diamondův rám je charakterizován plošně centrovanou kubickou mřížkou složenou z propojených čtyřstěnů. Uvnitř každého čtyřstěnu tvoří centrální atom uhlíku kovalentní vazby se čtyřmi okolními atomy uhlíku v rozích.

Vlastní vlastnosti kovalentních vazeb, konkrétně jejich saturace a směrovost, přispívají k extrémní stabilitě a pevnosti tohoto uspořádání.

Krystalová struktura grafitu je znázorněna na obrázku, kde jsou atomy uhlíku uspořádány v rovinných šestiúhelníkových vrstvách, přičemž vzdálenost mezi atomy uhlíku v rovině je malá a jsou spojeny kovalentními vazbami, které jsou pevné a pevné. Vzdálenost mezi atomy uhlíku v sousedních vrstvách je velká, spojená van der Waalsovými silami, což má za následek měkkou texturu grafitu. Proto je grafit také mazivem.

Základním principem výroby umělého diamantu je změna vrstvené hexagonální struktury grafitu na plošně centrovanou kubickou strukturu diamantu. Syntetické diamanty jsou všechny přeměněny z grafitu za podmínek tlaku asi 5,6 až 6 GPa a teplot asi 1300 stupňů.