A „gyémánt” szó a „görög” szóból származikadamao, "jelentése" megszelídítem "vagy" lenyomom "vagy a kapcsolódó szótadamas, ”vagy„ legkeményebb acél ”vagy„ legkeményebb anyag ”.
Mindenki tudja gyémánt kemények és gyönyörűek, de tudta, hogy a gyémánt lehet a legrégebbi anyag, amelyet birtokolhat? Míg a kő, amelyben gyémántok találhatók, 50–1600 millió éves lehet, maguk a gyémántok körülbelül 3,3 milliárd, ezermillió éves. Ez az eltérés abból a tényből fakad, hogy a vulkáni magma, amely megszilárdul kőzetbe, ahol gyémántok nem találták meg őket, hanem csak a gyémántokat szállították a Föld köpenyéből a felület. A gyémántok szintén kialakulhatnak a magas nyomás és hőmérséklet hatására meteorit hatásokat. Az ütés során képződött gyémántok lehetnek viszonylag „fiatalok”, de egyes meteoritok sztardust tartalmaznak - egy csillag halálából származó törmeléket -, amely tartalmazhat gyémánt kristályokat is. Az egyik ilyen meteorit ismert, hogy apró gyémántot tartalmaz, több mint 5 milliárd éves. Ezek a gyémántok idősebbek, mint a miénk Naprendszer.
Kezdje a szén-dioxiddal
A gyémánt kémiájának megértéséhez alapvető ismeretekre van szükség az elemről szén. Semleges szén atom magjában hat proton és hat neutron található, hat elektron kiegyensúlyozva. A szén elektronhéja-konfigurációja 1s22s22p2. A szénnek van egy vegyérték négyből, mivel négy elektron elfogadható a 2p pálya kitöltésére. A gyémánt a legszorosabb kémiai kötés révén négy másik szénatomhoz kapcsolódó ismétlődő szénatom-egységekből áll, kovalens kötések. Minden szénatom egy merev tetraéderes hálózatban van, ahol egyenlő távolságra van a szomszédos szénatomoktól. A gyémánt szerkezeti egysége nyolc atomból áll, amelyek alapvetően egy kocka vannak elrendezve. Ez a hálózat nagyon stabil és merev, ezért a gyémántok olyan kemények és magas olvadáspontúak.
A Földön gyakorlatilag az összes szén a csillagokból származik. A gyémánt szén izotópos arányának vizsgálata lehetővé teszi a szén előzményeinek nyomon követését. Például a föld felszínén a izotópok a szén-12 és a szén-13 kissé különbözik a sztárságtól. Bizonyos biológiai folyamatok aktívan szén-izotópokat is szétosztanak a tömeg alapján, tehát az élőlényekben alkalmazott szén izotópos aránya különbözik a Föld vagy a csillagok arányától. Ezért ismert, hogy a legtöbb természetes gyémánt szénje a legutóbb a köpenyből származik, de a Néhány gyémánt számára a szén a mikroorganizmusok újrahasznosított szénje, amelyet a földkéreg gyémánttá alakít keresztül lemeztektonika. Néhány percnyi gyémánt, amelyet a meteoritok generálnak, az ütközés helyén rendelkezésre álló szénből származik; Néhány gyémánt kristály a meteoritokban még mindig friss a csillagoktól.
Kristályszerkezet
A gyémánt kristályszerkezete egy arc-központú köbös vagy FCC rács. Mindegyik szénatom négy másik szénatomot csatlakoztat a szokásos tetraéderekben (háromszög alakú prizmákban). A köbös forma és az atomok rendkívül szimmetrikus elrendezése alapján a gyémántkristályok több különféle alakba alakulhatnak ki, úgynevezett „kristály szokások”. A leggyakoribb kristályszokás a nyolc oldalú oktaéder vagy gyémánt. A gyémánt kristályok kockákat, dodekaédereket és ezen alakzatok kombinációit is képezhetik. Két alak osztály kivételével ezek a struktúrák a köbös kristályrendszer megnyilvánulásait jelentik. Az egyik kivétel a makknak nevezett lapos forma, amely valóban kompozit kristály, a másik kivétel a maratott kristályok osztálya, amelyek lekerekített felületűek és hosszúkás alakúak lehetnek. A valódi gyémántkristályok nem rendelkeznek teljesen sima felülettel, de előfordulhat, hogy emelt vagy behúzott háromszög alakú növekedésnek nevezik „trigonokat”. A gyémántok tökéletesen hasadnak négy különböző irányban, vagyis a gyémánt szépen elvállik ezen irányok mentén, nem pedig egyenetlen módon szakad meg. A hasítási vonalak abból adódnak, hogy a gyémántkristály kevesebb kémiai kötést mutat oktaéderes felületének síkja mentén, mint más irányokban. A gyémántvágók kihasználják a hasítási vonal előnyeit drágakövek.
A grafit csak néhány elektronvolttal stabilabb, mint a gyémánt, de az átalakuláshoz szükséges aktivációs gát szinte annyi energiát igényel, mint az egész rács elpusztítása és újjáépítése. Ezért, amint a gyémánt kialakul, nem tér vissza a grafitra, mert a gát túl magas. A gyémántokról azt mondják, hogy metastabilisak, mivel inkább kinetikai, mint termodinamikailag stabilak. A gyémánt kialakításához szükséges magas nyomás és hőmérsékleti viszonyok között ennek alakja valójában több stabil, mint a grafit, és így millió évek során a széntartalmú lerakódások lassan kristályosodhatnak gyémánt.