Diamante
El diamante es una forma sólida del elemento carbono con sus átomos dispuestos en una estructura cristalina llamada diamante cúbico . A temperatura y presión ambiente , otra forma sólida de carbono conocida como grafito es la forma químicamente estable de carbono, pero el diamante se convierte en ella muy lentamente. El diamante tiene la mayor dureza y conductividad térmica de cualquier material natural, propiedades que se utilizan en las principales aplicaciones industriales, como herramientas de corte y pulido. También son la razón por la que las celdas de yunque de diamante pueden someter los materiales a las presiones que se encuentran en las profundidades de la Tierra.
Debido a que la disposición de los átomos en el diamante es extremadamente rígida, pocos tipos de impurezas pueden contaminarlo (dos excepciones son el boro y el nitrógeno ). Pequeñas cantidades de defectos o impurezas (alrededor de uno por millón de átomos de red) color diamante azul (boro), amarillo (nitrógeno), marrón (defectos), verde (exposición a la radiación), púrpura, rosa, naranja o rojo. El diamante también tiene un índice de refracción muy alto y una dispersión óptica relativamente alta .
La mayoría de los diamantes naturales tienen edades entre 1000 millones y 3500 millones de años. La mayoría se formaron a profundidades de entre 150 y 250 kilómetros (93 y 155 millas) en el manto de la Tierra , aunque algunos provienen de profundidades de hasta 800 kilómetros (500 millas). Bajo alta presión y temperatura, los fluidos que contienen carbono disolvieron varios minerales y los reemplazaron con diamantes. Mucho más recientemente (hace cientos a decenas de millones de años), fueron llevados a la superficie en erupciones volcánicas y depositados en rocas ígneas conocidas como kimberlitas y lamproitas .
Los diamantes sintéticos se pueden cultivar a partir de carbono de alta pureza bajo altas presiones y temperaturas oa partir de gases de hidrocarburo mediante deposición química de vapor (CVD). Los diamantes de imitación también pueden estar hechos de materiales como la zirconia cúbica y el carburo de silicio . Los diamantes naturales, sintéticos y de imitación se distinguen más comúnmente mediante técnicas ópticas o mediciones de conductividad térmica.
El diamante es una forma sólida de carbono puro con sus átomos dispuestos en un cristal. El carbono sólido se presenta en diferentes formas conocidas como alótropos según el tipo de enlace químico. Los dos alótropos más comunes del carbono puro son el diamante y el grafito . En el grafito, los enlaces son híbridos orbitales sp 2 y los átomos se forman en planos, cada uno de los cuales está unido a los tres vecinos más cercanos separados por 120 grados. En el diamante son sp 3 y los átomos forman tetraedros con cada uno unido a los cuatro vecinos más cercanos. [4] [5]Los tetraedros son rígidos, los enlaces son fuertes y, de todas las sustancias conocidas, el diamante tiene el mayor número de átomos por unidad de volumen, por lo que es el más duro y el menos comprimible . [6] [7] También tiene una alta densidad, que va desde 3150 a 3530 kilogramos por metro cúbico (más de tres veces la densidad del agua) en diamantes naturales y 3520 kg/m 3 en diamante puro. [2] En el grafito, los enlaces entre los vecinos más cercanos son aún más fuertes, pero los enlaces entre los planos adyacentes paralelos son débiles, por lo que los planos se deslizan fácilmente entre sí. Por lo tanto, el grafito es mucho más suave que el diamante. Sin embargo, los enlaces más fuertes hacen que el grafito sea menos inflamable. [8]
Los diamantes se han adoptado para muchos usos debido a las características físicas excepcionales del material. Tiene la conductividad térmica más alta y la velocidad del sonido más alta. Tiene baja adherencia y fricción, y su coeficiente de expansión térmica es extremadamente bajo. Su transparencia óptica se extiende desde el infrarrojo lejano hasta el ultravioleta profundo y tiene una alta dispersión óptica . También tiene alta resistencia eléctrica. Es químicamente inerte, no reacciona con la mayoría de las sustancias corrosivas y tiene una excelente compatibilidad biológica. [9]
