Synthetische diamant

Mineralogie leert ons dat zowel grafiet als diamant dezelfde chemische component delen: koolstof. Vanwege hun verschillende kristalstructuren is grafiet zacht, terwijl diamant hard is.

Ik zal het nog eens uitleggen:

De structuur van de diamant is een vlak-gecentreerde kubische opstelling die bestaat uit tetraëder, waarbij het centrale koolstofatoom van elk tetraëder covalente bindingen heeft in een sterke, directe verbinding met de vier koolstofatomen op de hoekpunten. Vanwege de verzadigbare en directionele aard van covalente bindingen, wordt de structuur uitzonderlijk robuust.

Om het nog eens duidelijk te maken:

Het raamwerk van Diamond wordt gekenmerkt door een vlakgecentreerd kubisch rooster dat bestaat uit onderling verbonden tetraëders. Binnen elk tetraëder vormt het centrale koolstofatoom covalente bindingen met de vier omringende koolstofatomen op de hoeken.

De inherente eigenschappen van covalente bindingen, met name hun verzadiging en richting, dragen bij aan de extreme stabiliteit en sterkte van deze opstelling.

De kristalstructuur van grafiet wordt getoond in de afbeelding, waar de koolstofatomen zijn gerangschikt in vlakke hexagonale lagen, waarbij de afstand tussen koolstofatomen in het vlak klein is en gebonden door covalente bindingen, die sterk en stevig zijn. De afstand tussen koolstofatomen in aangrenzende lagen is groot, gebonden door van der Waals-krachten, wat resulteert in de zachte textuur van grafiet. Daarom is grafiet ook een smeermiddel.

Het basisprincipe van kunstmatige diamantproductie is om de gelaagde hexagonale structuur van grafiet te veranderen in een face-centered cubic structuur van diamant. Synthetische diamanten worden allemaal omgezet van grafiet onder omstandigheden van ongeveer 5,6 tot 6 GPa druk en temperaturen van ongeveer 1300 graden.