Riječ "dijamant" potječe od grčke riječi "adamao, 'što znači' ukrotiti 'ili' podčiniti 'ili srodnu riječ'Adamas, "što znači" najtvrđi čelik "ili" najtvrđa tvar ".
Svi znaju dijamant su tvrdi i lijepi, ali jeste li znali da je dijamant mogao biti najstariji materijal koji možda posjedujete? Dok je stijena u kojoj su dijamanti možda stara od 50 do 1600 milijuna godina, sami dijamanti su oko 3,3 milijardi godina star. Ta odstupanja proizlaze iz činjenice da se vulkanska magma koja se skrućuje u stijenu, gdje ima dijamante su otkrili da ih nisu stvorili, već su samo transportirali dijamante sa Zemljinog plašta do površinski. Dijamanti se mogu stvoriti i pod visokim pritiscima i temperaturama na mjestu meteorit utjecaji. Dijamanti nastali prilikom udara mogu biti relativno „mladi“, ali neki meteoriti sadrže zvjezdani prah - krhotine nakon smrti zvijezde - što može uključivati dijamantske kristale. Poznato je da jedan takav meteorit sadrži sitne dijamante stare više od 5 milijardi godina. Ovi dijamanti su stariji od našeg Sunčev sustav.
Započnite s Carbonom
Razumijevanje kemije dijamanta zahtijeva osnovno znanje o elementu ugljen. Neutralan ugljik atom ima šest protona i šest neutrona u svom jezgru, uravnoteženo sa šest elektrona. Konfiguracija ugljika elektrona je 1s22s22p2. Carbon ima valencija od četiri jer se za ispunjavanje 2p orbite mogu prihvatiti četiri elektrona. Dijamant se sastoji od ponavljajućih jedinica ugljikovih atoma spojenih u četiri druga atoma ugljika kroz najjaču kemijsku vezu, kovalentne veze. Svaki ugljikov atom nalazi se u tvrdoj tetraedarskoj mreži gdje je ravno udaljen od svojih susjednih ugljikovih atoma. Strukturna jedinica dijamanta sastoji se od osam atoma, u osnovi raspoređenih u kocku. Ova mreža je vrlo stabilna i kruta, zbog čega su dijamanti toliko čvrsti i imaju visoku talište.
Gotovo sav ugljik na Zemlji dolazi od zvijezda. Proučavanje izotopskog omjera ugljika u dijamantu omogućava praćenje povijesti ugljika. Na primjer, na zemljinoj površini, omjer izotopi ugljik-12 i ugljik-13 malo se razlikuju od one zvjezdanih prašina. Također, određeni biološki procesi aktivno sortiraju izotope ugljika prema masi, pa je izotopski omjer ugljika koji je bio u živim bićima različit od onoga na Zemlji ili zvijezdama. Stoga je poznato da ugljik za većinu prirodnih dijamanata dolazi u posljednje vrijeme iz plašta, ali ugljik za nekoliko dijamanata je reciklirani ugljik mikroorganizama, oblikovan u dijamante pomoću zemljine kore preko tektonika ploča. Neke minutne dijamante koje stvaraju meteoriti dobivaju se od ugljika na mjestu udara; neki kristali dijamanata unutar meteorita još su svježi od zvijezda.
Kristalna struktura
Kristalna struktura dijamanta je kubična ili FCC rešetka usmjerena na lice. Svaki ugljikov atom pridružuje se četiri ostala atoma ugljika u pravilnim tetraedrima (trokutaste prizme). Na temelju kubičnog oblika i njegovog vrlo simetričnog rasporeda atoma, dijamantski kristali mogu se razviti u nekoliko različitih oblika, poznatih kao "kristalne navike". Najčešća kristalna navika je osmerostrani oktaedar ili oblik dijamanta. Dijamantni kristali također mogu tvoriti kocke, dodekaedre i kombinacije ovih oblika. Osim dva razreda oblika, ove su građevine manifestacije kubnog kristalnog sustava. Jedna je iznimka plosnati oblik nazvan macle, koji je doista kompozitni kristal, a drugi izuzetak je klasa jetkanog kristala, koji imaju zaobljene površine i mogu imati izdužene oblike. Pravi dijamantski kristali nemaju potpuno glatka lica, ali mogu imati uzdignute ili razvedene trokutaste izrasline nazvane "trigoni". Dijamanti imaju savršeno cijepanje u četiri različita smjera, što znači da će se dijamant uredno odvojiti duž tih smjerova, a ne razbiti na nazubljen način. Crte cijepanja proizlaze iz dijamantskog kristala koji ima manje kemijskih veza duž ravnine oktaedarskog lica nego u drugim smjerovima. Dijamantni rezači iskorištavaju linije cijepanja do faseta drago kamenje.
Grafit je samo nekoliko elektrona volti stabilniji od dijamanta, ali aktivirajuća barijera za pretvorbu zahtijeva gotovo isto toliko energije koliko uništava cijelu rešetku i obnavlja ju. Stoga, jednom kada se dijamant formira, neće se vratiti u grafit jer je pregrada previsoka. Za dijamante se kaže da su metastabilni jer su kinetički, a ne termodinamički stabilni. U uvjetima visokog tlaka i temperature potrebnih za oblikovanje dijamanta, njegovog je oblika zapravo više stabilna od grafita, i tako tijekom milijuna godina, naslage ugljika mogu se polako kristalizirati u dijamant.