Sünteetiline teemant

Mineraloogia teatab meile, et nii grafiidil kui ka teemandil on sama keemiline komponent: süsinik. Erinevate kristallstruktuuride tõttu on grafiit pehme, teemant aga kõva.

Selgitan täpsemalt:

Teemandi struktuur on näo-keskne kuubikujuline paigutus, mis koosneb tetraeedritest, kus iga tetraeedri keskne süsinikuaatom on kovalentselt seotud tugevas otseses ühenduses nelja tippude süsinikuaatomiga. Kovalentsete sidemete küllastuvuse ja suunatavuse tõttu muutub struktuur erakordselt vastupidavaks.

Täiendavaks selgituseks:

Teemanti raamistikku iseloomustab näokeskne kuupvõre, mis koosneb omavahel ühendatud tetraeedritest. Igas tetraeedris moodustab keskne süsinikuaatom kovalentsed sidemed nelja ümbritseva süsinikuaatomiga nurkades.

Kovalentsete sidemete loomupärased omadused, eriti nende küllastus ja suundumus, aitavad kaasa selle paigutuse äärmisele stabiilsusele ja tugevusele.

Grafiidi kristallstruktuur on näidatud joonisel, kus süsinikuaatomid paiknevad tasapinnalistes kuusnurksetes kihtides, kusjuures süsinikuaatomite vaheline kaugus tasapinnas on väike ja on seotud kovalentsete sidemetega, mis on tugevad ja kindlad. Süsinikuaatomite vaheline kaugus külgnevates kihtides on suur, see on seotud van der Waalsi jõududega, mille tulemuseks on grafiidi pehme tekstuur. Seetõttu on grafiit ka määrdeaine.

Kunstliku teemandi tootmise põhiprintsiip on muuta grafiidi kihiline kuusnurkne struktuur teemandi näokeskseks kuupstruktuuriks. Kõik sünteetilised teemandid muudetakse grafiidist rõhul umbes 5,6–6 GPa ja temperatuuril umbes 1300 kraadi.