Kemi av diamanter: Egenskaper och typer

Diamond är det hårdaste naturmaterialet. De Mohs hårdhetsskala, på vilken diamant är en '10' och korund (safir) är en '9', vittnar inte tillräckligt om denna otroliga hårdhet, eftersom diamant är exponentiellt hårdare än korund. Diamant är också det minst kompressibla och styvaste ämnet.

Diamond är en exceptionell värmeledare - 4 gånger bättre än koppar - vilket ger betydelse för att diamanter kallas 'is'. Diamond har en extremt låg termisk expansion, är kemiskt inert med avseende på de flesta syror och alkalier, är transparent från det långt infraröda genom det djupa ultravioletta, och är ett av endast ett fåtal material med en negativ arbetsfunktion (elektron affinitet). En konsekvens av den negativa elektronaffiniteten är att diamanter avvisar vatten, men lätt accepterar kolväten som vax eller fett.

Diamanter leder inte bra el, även om vissa är det halvledare. Diamant kan brinna om den utsätts för en hög temperatur i närvaro av syre. Diamant har en hög specifik vikt; det är otroligt tätt med tanke på den låga atomvikten på

Diamant ädelstenar är vanligtvis klara eller ljusblå, men färgade diamanter, kallade "fancy", har hittats i alla regnbågens färger. Bor, som ger en blåaktig färg, och kväve, som tillför en gul gjutning, är vanliga spårföroreningar. Två vulkaniska bergarter som kan innehålla diamanter är kimberlit och lamproite. Diamantkristaller innehåller ofta inneslutningar av andra mineraler, såsom granat eller kromit. Många diamanter fluorescerar blått till lila, ibland tillräckligt starkt för att kunna ses i dagsljus. Vissa blåfluorescerande diamanter är fosforesgul (glöd i mörkret i en efterglödreaktion).

Naturliga diamanter

Naturliga diamanter klassificeras efter typ och mängd föroreningar som finns i dem.

• Typ Ia - Detta är den vanligaste typen naturliga diamanter som innehåller upp till 0,3% kväve.
• Typ Ib - Mycket få naturliga diamanter är denna typ (~ 0,1%), men nästan alla syntetiska industriramanter är. Diamanter av typ Ib innehåller upp till 500 ppm kväve.
• Typ IIa - Denna typ är väldigt sällsynt. Diamanter av typ IIa innehåller så lite kväve att det inte lätt upptäcks med hjälp av infraröd eller ultraviolett absorptionsmetoder.
• Typ IIb - Den här typen är också mycket sällsynt. Diamanter av typ IIb innehåller så lite kväve (till och med lägre än typ IIa) att kristallen är en halvledare av p-typ.

Syntetiska industriella diamanter

Syntetiska industridiamanter har framställt processen med högtryckshögtemperatursyntes (HPHT). Vid HPHT-syntes placeras grafit och en metallisk katalysator i en hydraulisk press under höga temperaturer och tryck. Under några timmar konverterar grafiten till diamant. De resulterande diamanterna är vanligtvis några millimeter i storlek och för felaktiga för användning som ädelstenar, men de är det extremt användbar som kanter på skärverktyg och borrbitar och för att komprimeras för att generera mycket hög tryck. (Intressant sidoanteckning: Även om de används för att klippa, slipa och polera många material, är diamanter inte vana att bearbeta legeringar av järn eftersom diamanten slipper mycket snabbt på grund av en högtemperaturreaktion mellan järn och kol.)

Tunna filmdiamanter

En process som kallas Chemical Vapor Deposition (CVD) kan användas för att avsätta tunnfilmer av polykristallin diamant. CVD-teknik gör det möjligt att sätta 'nollslitningsbeläggningar' på maskindelar, använd diamantbeläggningar för att dra värmen bort från elektroniska komponenter, modefönster som är transparenta över ett brett våglängdsområde och drar nytta av andra egenskaper hos ruter.