Chimica dei diamanti: proprietà e tipi

Il diamante è il materiale naturale più duro. Il Scala di durezza Mohs, su cui il diamante è un "10" e il corindone (zaffiro) è un "9", non attesta adeguatamente questa incredibile durezza, poiché il diamante è esponenzialmente più duro del corindone. Diamante è anche la sostanza meno comprimibile e più rigida.

Il diamante è eccezionale conduttore termico - 4 volte meglio del rame - il che dà significato ai diamanti chiamati "ghiaccio". Il diamante ha un'espansione termica estremamente bassa, è chimicamente inerte rispetto alla maggior parte degli acidi e degli alcali, è trasparente da l'infrarosso lontano attraverso l'ultravioletto profondo, ed è uno dei pochi materiali con una funzione di lavoro negativa (elettrone affinità). Una conseguenza dell'affinità elettronica negativa è che i diamanti respingono l'acqua, ma accettano prontamente idrocarburi come cera o grasso.

I diamanti non conducono bene l'elettricità, sebbene alcuni lo siano semiconduttori. Il diamante può bruciare se sottoposto a temperatura elevata in presenza di ossigeno. Il diamante ha un elevato peso specifico; è incredibilmente denso dato il basso peso atomico di

Le pietre preziose di diamante sono comunemente chiare o blu chiaro, ma diamanti colorati, chiamati "fantasie", sono stati trovati in tutti i colori dell'arcobaleno. Boro, che conferisce un colore bluastro, e l'azoto, che aggiunge una dominante gialla, sono comuni impurità in tracce. Due rocce vulcaniche che possono contenere diamanti sono kimberlite e lamproite. I cristalli di diamante spesso contengono inclusioni di altri minerali, come il granato o la cromite. Molti diamanti fluiscono dal blu al viola, a volte abbastanza forte da essere visti alla luce del giorno. Alcuni diamanti fluorescenti blu giallo fosforoso (bagliore nel buio in una reazione postluminescenza).

Diamanti Naturali

I diamanti naturali sono classificati in base al tipo e alla quantità di impurità presenti al loro interno.

• Tipo Ia - Questo è il tipo più comune di diamante naturale, contenente fino allo 0,3% di azoto.
• Tipo Ib - Pochissimi diamanti naturali sono di questo tipo (~ 0,1%), ma quasi tutti i diamanti sintetici industriali lo sono. I diamanti di tipo Ib contengono fino a 500 ppm di azoto.
• Tipo IIa - Questo tipo è molto raro in natura. I diamanti di tipo IIa contengono così poco azoto che non viene prontamente rilevato con metodi di assorbimento a infrarossi o ultravioletti.
• Tipo IIb - Questo tipo è anche molto raro in natura. I diamanti di tipo IIb contengono così poco azoto (anche inferiore al tipo IIa) che il cristallo è un semiconduttore di tipo p.

Diamanti industriali sintetici

I diamanti sintetici industriali hanno prodotto il processo di sintesi ad alta pressione ad alta pressione (HPHT). Nella sintesi HPHT, la grafite e un catalizzatore metallico sono posti in una pressa idraulica a temperature e pressioni elevate. Nel giro di poche ore, la grafite si converte in diamante. I diamanti risultanti sono generalmente di pochi millimetri di dimensioni e troppo imperfetti per essere usati come pietre preziose, ma lo sono estremamente utile come bordi su utensili da taglio e punte da trapano e per essere compressi per generare molto elevati pressioni. (Nota a margine interessante: sebbene siano usati per tagliare, smerigliare e lucidare molti materiali, i diamanti non sono usati per lavorare leghe di ferro perché il diamante si abrasa molto rapidamente, a causa di una reazione ad alta temperatura tra ferro e ferro carbonio.)

Diamanti a film sottile

Un processo chiamato deposizione chimica da vapore (CVD) può essere usato per depositare film sottili di diamante policristallino. La tecnologia CVD consente di applicare rivestimenti "a usura zero" sulle parti della macchina, utilizzare rivestimenti diamantati per dissipare il calore componenti elettronici, finestre di moda che sono trasparenti su una vasta gamma di lunghezze d'onda e sfruttano altre proprietà di diamanti.