Diamanter: Kemiske Egenskaber, Dannelse og Oprindelse

Diamant er den reneste krystallinske allotrope form af carbon, der forekommer i naturen i form af afrundede klapper i Sydafrika, Rusland, Australien og Brasilien. Store forekomster er fundet i Congo og Sydafrika. I naturen forekommer diamant som ottaedriske krystaller. Det største stykke diamant (vejer ca. 1,3 lb.) kendt som Cullinan-diamanten, blev fundet i en sydafrikansk mine i Kimberley i 1905.

Fremstilling

Kunstige diamanter blev fremstillet ved at opvarme rent sukkerkul og jern i en grafit-tiegel ved ca. 3.000 °C i en elektrisk ovn. Ved denne høje temperatur opløste carbon i jern. Nu, da den smeltede masse blev afkølet hurtigt ved at dykke den i et bad af smeltet bly og derefter behandle den med koncentreret salpetersyre, blev krystaller af kunstig diamant opnået.

Struktur

Røntgenanalyse har vist, at diamant-krystallen er opbygget af et antal tetraedriske enheder. Hver tetraedrisk enhed indeholder carbonatomer i sin centrum, og dette carbonatom er forbundet med fire andre carbonatomer placeret i de fire hjørner af tetraederet. Carbonatomerne i hvert tetraeder er også forbundet med stærke C-C kovalente bindinger med carbonatomerne i hver af de nabo-tetraedre. Da diamant består af et antal tetraedriske enheder, er det en gigantisk molekyler.

Fysiske Egenskaber

Diamant krystalliserer i det kubiske system. Gode varianter er alle transparente, farveløse eller farvede. På grund af den gigantiske molekylaere natur af diamantens struktur, er det en meget hård stof og samtidig meget sprødt. Faktisk er diamant det hårdeste naturlige stof kendt indtil nu. På grund af sin store hårdhed bruges diamant til fremstilling af glasskærere og borere til sten. Smeltepunktet for diamant er meget højt, fordi en stor mængde varmeenergi er nødvendig for at bryde de stærke C-C kovalente bindinger i diamant. Dens relative tæthed er også meget høj.

Kemiske Egenskaber

Diamant påvirkes ikke af næsten alle kemiske reagenser, så det er uopløseligt i alle oplosningsmidler. Diamant brænder i luften for at danne karbondioxid ved 900 °C. Med fluor ved 700 °C giver diamant karbentetrafluorid. Det oxideres langsomt af en varm blanding af kaliumdikromat og koncentreret hydrogen-sulfid ved 200 °C for at danne karbondioxid. Diamant påvirkes også langsomt af smeltet natriumkarbonat. Det er stabilt i vakuum op til 1.500 °C, men når det opvarmes til 1.800 til 2.000 °C, konverteres diamant til grafit.

Anvendelse

De farveløse diamanter bruges som dyre smykke-sten på grund af deres evne til at reflektere og bryde lys. Diamanter bruges også til at trække tynde tråde.