Warunki fizyczne powstawania diamentów

Pod względem chemicznym diament jest w zwykłej temperaturze substancją zupełnie bierną, odporną na działanie najenergiczniejszych nawet odczynników. W temperaturach wyższych ulega działaniu gazowego fluoru oraz tlenu. W czystym tlenie spala się w 800cC na dwutlenek węgla, wydzielając przy tym znaczne ilości ciepła (94,555 kcal/g-at = 7873 cal/g). Okazy zanieczyszczone pozostawiają niekiedy spore ilości popiołu. Ogrzany silnie bez dostępu powietrza, diament przechodzi w inną odmianę alotropową węgla — grafit.

Warunki fizyczne powstawania diamentów nie są jeszcze dokładnie poznane. Ze znacznie większej gęstości diamentu niż grafitu można wnioskować, że odbywa się ono pod wysokim ciśnieniem. Próby sztucznego wytwarzania diamentów, podejmowane wielokrotnie przez różnych badaczy począwszy od końca ubiegłego stulecia (po raz pierwszy przez Moissana w 1897 r.), dawały produkty o własnościach niekiedy podobnych, lecz nie identycznych z naturalnymi diamentami. Pierwsza udana próba została przeprowadzona w zakładach General Electric Company w Stanach Zjednoczonych w 1955 r. Polegała ona na wielogodzinnym ogrzewaniu grafitu do 2000cC pod ciśnieniem 100 000 kG/cm2. Otrzymane poszczególne kryształy ważyły co najwyżej ok. 1/4 karata (0,05 g).

Badanie budowy kryształów diamentu promieniami X wykazało, że jego komórka sieciowa ma układ atomów przedstawiony na rys 107. Każdy atom węgla połączony jest wiązaniami kowalencyjnymi z cztere- .ma innymi atomami, tworzącymi dokoła niego regularny czworościan. Odległość dwu sąsiednich atomów węgla wynosi 1,54 A. Rozmieszczenie atomów w diamencie jest więc wysoce symetryczne, toteż kryształy jego należą do układu regularnego. Wobec niewielkich odległości międzyatomowych, a co za tym idzie — znacznego natężenia sił wiążących atomy ze sobą, zrozumiała też jest duża twardość diamentu.