Žodis „deimantas“ kildinamas iš graikų kalbos žodžio „adamao, reiškia „aš sutramdžiau“ arba „aš sublogau“ arba susijusį žodį „adamos, “o tai reiškia„ kiečiausias plienas “arba„ kiečiausia medžiaga “.
Visi žino deimantai yra kieti ir gražūs, tačiau ar žinojai, kad deimantas gali būti seniausia medžiaga, kuri tau gali priklausyti? Nors uola, kurioje randami deimantai, gali būti nuo 50 iki 1 600 milijonų metų, patys deimantai yra maždaug 3,3 milijardas metų. Šis neatitikimas atsiranda dėl to, kad vulkaninė magma, kuri sukietėja į uolą, kur deimantai rasta, jų nesukūrė, o tik gabeno deimantais iš Žemės mantijos į paviršius. Deimantai taip pat gali susidaryti esant aukštam slėgiui ir temperatūrai meteoritas smūgiai. Deimantai, susiformavę smūgio metu, gali būti palyginti „jauni“, tačiau kai kuriuose meteorituose yra užuomazgos - žvaigždės mirties šiukšlės - kuriose gali būti deimantų kristalai. Yra žinoma, kad viename tokių meteoritų yra mažyčių deimantų, vyresnių nei 5 milijardai metų. Šie deimantai yra senesni nei mūsų saulės sistema.
Pradėkite nuo anglies
Norint suprasti deimantų chemiją, reikia pagrindinių elementų išmanymo anglis. Neutrali anglis atomas branduolyje yra šeši protonai ir šeši neutronai, kuriuos subalansuoja šeši elektronai. Anglies elektronų apvalkalo konfigūracija yra 1s22s22p2. Anglies turi valentingumas iš keturių, nes keturi elektronai gali būti priimti užpildyti 2p orbitalę. Deimantas yra sudarytas iš pasikartojančių anglies atomų vienetų, sujungtų su keturiais kitais anglies atomais per stipriausią cheminį ryšį, kovalentiniai ryšiai. Kiekvienas anglies atomas yra standžiame tetraedriniame tinkle, kur jis yra tolygiai nuo kaimyninių anglies atomų. Deimantinį struktūrinį vienetą sudaro aštuoni atomai, iš esmės išdėstyti kube. Šis tinklas yra labai stabilus ir standus, todėl deimantai yra tokie kieti ir turi aukštą lydymosi temperatūrą.
Beveik visa žemėje esanti anglis yra iš žvaigždžių. Ištyrus deimanto izotopinį anglies santykį, galima atsekti anglies istoriją. Pavyzdžiui, žemės paviršiuje santykis izotopai anglis-12 ir anglis-13 šiek tiek skiriasi nuo stardusto. Be to, tam tikri biologiniai procesai aktyviai rūšiuoja anglies izotopus pagal masę, todėl gyvuose daiktuose esančio anglies izotopų santykis skiriasi nuo Žemės ar žvaigždžių santykio. Todėl žinoma, kad natūraliausių deimantų anglis yra kilusi iš mantijos, bet ne Kelių deimantų anglis yra perdirbta mikroorganizmų anglis, kurią žemės pluta paverčia deimantais per plokštelinė tektonika. Kai kurie meteoritų generuojami deimantai yra iš anglies, esančios smūgio vietoje; kai kurie deimantų kristalai meteorituose vis dar švieži iš žvaigždžių.
Kristalų struktūra
Deimantų kristalinė struktūra yra į veidą orientuota kubinė arba FCC grotelė. Kiekvienas anglies atomas jungiasi su keturiais kitais anglies atomais taisyklinguose tetraedruose (trikampėse prizmėse). Remiantis kubine forma ir labai simetrišku atomų išdėstymu, deimantiniai kristalai gali išsivystyti į keletą skirtingų formų, vadinamų „kristalų įpročiais“. Labiausiai paplitęs kristalo įprotis yra aštuonių pusių oktaedras arba rombas. Deimantiniai kristalai taip pat gali sudaryti kubus, dodekaedrą ir šių formų derinius. Šios struktūros, išskyrus dvi figūros klases, yra kubinių kristalų sistemos apraiškos. Viena išimtis yra plokščia forma, vadinama makule, kuri iš tikrųjų yra sudėtinis kristalas, o kita išimtis yra išgraviruotų kristalų klasė, kurių paviršiai yra suapvalinti ir gali turėti pailgos formos. Tikrieji deimantiniai kristalai neturi visiškai lygaus paviršiaus, tačiau gali būti išaugę ar įbrėžti trikampiai užuomazgos, vadinamos „trigonais“. Deimantai puikiai suskaidomi keturiomis skirtingomis kryptimis, tai reiškia, kad deimantas tvarkingai atsiskirs šiomis kryptimis, o ne sulūžta nelygia forma. Skilimo linijos susidaro dėl to, kad deimantinis kristalas turi mažiau cheminių jungčių išilgai jo aštuonkampio paviršiaus plokštumos nei kitomis kryptimis. Deimantų pjaustytuvai naudojasi briaunų linijomis brangakmeniai.
Grafitas yra tik keliais elektronų voltais stabilesnis nei deimantas, tačiau konversijos aktyvavimo barjerui reikia beveik tiek pat energijos, kiek sunaikinti visą grotelę ir atstatyti ją. Taigi, kai deimantas bus suformuotas, jis negrįš į grafitą, nes barjeras yra per aukštas. Manoma, kad deimantai yra metastabilūs, nes jie yra kinetiškai, o ne termodinamiškai stabilūs. Deimantui formuoti reikalingo aukšto slėgio ir temperatūros sąlygomis jo forma iš tikrųjų yra didesnė stabilus nei grafitas, todėl per milijonus metų angliarūgštės gali lėtai kristalizuotis į deimantai.