La química y la estructura de los diamantes.

La palabra 'diamante' se deriva de la palabra griega 'adamao,'significa' domar 'o' someter 'o la palabra relacionada'adamas,'que significa' acero más duro 'o' sustancia más dura '.

Todos saben que los diamantes son duros y hermosos, pero ¿sabías que un diamante podría ser el material más antiguo que puedas tener? Si bien la roca en la que se encuentran los diamantes puede tener entre 50 y 1.600 millones de años, los diamantes tienen aproximadamente 3,3 mil millones años. Esta discrepancia proviene del hecho de que el magma volcánico que se solidifica en roca, donde se encuentran los diamantes, no los creó, sino que solo transportó los diamantes desde el manto de la Tierra hasta la superficie. Los diamantes también pueden formarse bajo las altas presiones y temperaturas en el sitio de los impactos de meteoritos. Los diamantes formados durante un impacto pueden ser relativamente 'jóvenes', pero algunos meteoritos contienen polvo de estrellas, escombros de la muerte de una estrella, que pueden incluir cristales de diamantes. Se sabe que uno de esos meteoritos contiene pequeños diamantes de más de 5 mil millones de años. Estos diamantes son más antiguos que nuestro sistema solar..

Comience con carbono

Comprender la química de un diamante requiere un conocimiento básico del elemento carbono. Un átomo de carbono neutro tiene seis protones y seis neutrones en su núcleo, equilibrados por seis electrones. La configuración de la capa de electrones del carbono es 1s²2s²2p². El carbono tiene una valencia de cuatro ya que se pueden aceptar cuatro electrones para llenar el orbital 2p. El diamante está formado por unidades repetitivas de átomos de carbono unidas a otros cuatro átomos de carbono a través del enlace químico más fuerte, los enlaces covalentes. Cada átomo de carbono está en una red tetraédrica rígida donde es equidistante de sus átomos de carbono vecinos. La unidad estructural del diamante consta de ocho átomos, fundamentalmente dispuestos en un cubo. Esta red es muy estable y rígida, por lo que los diamantes son tan duros y tienen un alto punto de fusión..

Prácticamente todo el carbono en la Tierra proviene de las estrellas. Estudiar la relación isotópica del carbono en un diamante permite rastrear la historia del carbono. Por ejemplo, en la superficie terrestre, la proporción de isótopos carbono-12 y carbono-13 es ligeramente diferente de la del polvo de estrellas. Además, ciertos procesos biológicos clasifican activamente los isótopos de carbono según la masa, por lo que la relación isotópica de carbono que ha estado en los seres vivos es diferente de la de la Tierra o las estrellas. Por lo tanto, se sabe que el carbono para la mayoría de los diamantes naturales proviene más recientemente del manto, pero el carbono para algunos diamantes es el carbono reciclado de microorganismos, formado en diamantes por la corteza terrestre a través de la tectónica de placas. Algunos diamantes diminutos generados por meteoritos provienen del carbono disponible en el sitio del impacto; algunos cristales de diamante dentro de meteoritos aún están frescos de las estrellas.

Estructura cristalina

La estructura cristalina de un diamante es una red cúbica centrada en la cara o FCC. Cada átomo de carbono se une a otros cuatro átomos de carbono en tetraedros regulares (prismas triangulares). Basado en la forma cúbica y su disposición altamente simétrica de los átomos, los cristales de diamante pueden desarrollarse en varias formas diferentes, conocidas como 'hábitos de cristal'. El hábito cristalino más común es el octaedro de ocho lados o la forma de diamante. Los cristales de diamante también pueden formar cubos, dodecaedros y combinaciones de estas formas. Excepto por dos clases de formas, estas estructuras son manifestaciones del sistema de cristal cúbico. Una excepción es la forma plana llamada macle, que es realmente un cristal compuesto, y la otra excepción es la clase de cristales grabados, que tienen superficies redondeadas y pueden tener formas alargadas. Los cristales de diamantes reales no tienen caras completamente lisas, pero pueden tener crecimientos triangulares elevados o sangrados llamados 'trigones'. Los diamantes tienen un escote perfecto en cuatro direcciones diferentes, lo que significa que un diamante se separará perfectamente a lo largo de estas direcciones en lugar de romperse de manera irregular. Las líneas de escisión resultan del cristal de diamante que tiene menos enlaces químicos a lo largo del plano de su cara octaédrica que en otras direcciones. Los cortadores de diamantes aprovechan las líneas de escisión para facetar las piedras preciosas.

El grafito es solo unos pocos electronvoltios más estable que el diamante, pero la barrera de activación para la conversión requiere casi tanta energía como destruir toda la red y reconstruirla. Por lo tanto, una vez que se forma el diamante, no volverá a convertirse en grafito porque la barrera es demasiado alta. Se dice que los diamantes son metaestables ya que son cinéticamente en lugar de termodinámicamente estables. Bajo las condiciones de alta presión y temperatura necesarias para formar un diamante, su forma es en realidad más estable que el grafito, por lo que durante millones de años, los depósitos carbonosos pueden cristalizarse lentamente en diamantes..