Synthetischer Diamant
Sep 02, 2024
Die Mineralogie zeigt, dass Graphit und Diamant aus derselben chemischen Komponente bestehen: Kohlenstoff. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Kristallstrukturen ist Graphit weich, während Diamant hart ist.
Lassen Sie mich das näher erklären:
Die Struktur des Diamanten ist eine kubisch-flächenzentrierte Anordnung aus Tetraedern, wobei das zentrale Kohlenstoffatom jedes Tetraeders eine starke, direkte kovalente Bindung mit den vier Kohlenstoffatomen an den Ecken aufweist. Aufgrund der sättigbaren und gerichteten Natur kovalenter Bindungen wird die Struktur außergewöhnlich robust.
Zur weiteren Verdeutlichung:
Das Gerüst des Diamanten ist durch ein kubisch-flächenzentriertes Gitter aus miteinander verbundenen Tetraedern gekennzeichnet. Innerhalb jedes Tetraeders bildet das zentrale Kohlenstoffatom kovalente Bindungen mit den vier umgebenden Kohlenstoffatomen an den Ecken.
Die inhärenten Eigenschaften kovalenter Bindungen, insbesondere ihre Sättigung und Richtung, tragen zur extremen Stabilität und Stärke dieser Anordnung bei.
Die Kristallstruktur von Graphit ist in der Abbildung dargestellt. Die Kohlenstoffatome sind in ebenen, sechseckigen Schichten angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Kohlenstoffatomen innerhalb der Ebene gering ist und sie durch starke und feste kovalente Bindungen verbunden sind. Der Abstand zwischen den Kohlenstoffatomen in benachbarten Schichten ist groß und durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden, was zu der weichen Textur des Graphits führt. Daher ist Graphit auch ein Schmiermittel.
Das Grundprinzip der künstlichen Diamantproduktion besteht darin, die geschichtete hexagonale Struktur des Graphits in eine kubisch-flächenzentrierte Diamantstruktur umzuwandeln. Synthetische Diamanten werden alle unter Bedingungen von etwa 5,6 bis 6 GPa Druck und Temperaturen von etwa 1300 Grad aus Graphit umgewandelt.
