Είναι πραγματικά τα διαμάντια για πάντα;

Θεωρητικά, τα διαμάντια θα διαρκέσουν για πάντα. Χημικά, δεν θα το κάνουν. Ο γραφίτης είναι μια πιο σταθερή μορφή άνθρακα, επομένως ένα διαμάντι θα μεταμορφωθεί τελικά σε γραφίτη… αλλά η ιστορία έχει κάτι περισσότερο από αυτό.

Η προέλευση της λέξης «διαμάντι» προέρχεται από την ελληνική λέξη adamas, που σημαίνει «ακατάκτητος, ανίκητος». Ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά τον 4ο αιώνα π.Χ., μερικά από τα πιο πολύτιμα διαμάντια στον κόσμο έχουν χρονολογηθεί και βρέθηκαν να σχηματίζονται από 100 εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια πριν από χρόνια. Για να κατέχουν αυτά τα αιώνια διαμάντια, οι άνθρωποι έχουν καταφύγει σε τίποτα λιγότερο από προδοσία (βλ. :αιματηρά διαμάντια της Αφρικής).

Όλο αυτό το αίμα και η δόξα για έναν λαμπερό βράχο… που στην πραγματικότητα δεν είναι ακατάκτητος ή ανίκητος.

Ναι, τα διαμάντια δεν είναι για πάντα. Αντίθετα, μπορούν να μεταμορφωθούν στο πιο κουλ κοσμικό αντικείμενο που μπορεί κανείς να φανταστεί - τον γραφίτη. Ναι, ο ίδιος γραφίτης που βρίσκεται στο μολύβι σας.

Από την άλλη πλευρά, τα διαμάντια μπορούν απλά να καούν σε διοξείδιο του άνθρακα.

Λοιπόν, γιατί το διαμάντι να κρύβεται στον γραφίτη ή να καίγεται; Και πόσο καιρό μπορεί πραγματικά να διαρκέσει ένα διαμάντι;

Τα διαμάντια δεν είναι πραγματικά για πάντα.

(Ειδοποίηση spoiler:Το διαμάντι στη βέρα σας θα είναι εντάξει, αλλά το διαμάντι που χρησιμοποιείτε για να κόψετε μέταλλο σίγουρα δεν θα είναι καλό.)

Το διαμάντι είναι ένα αλλοτρόπο άνθρακα

Από μόνος του, ο άνθρακας είναι απλώς άνθρακας, ένα στοιχείο με ατομικό αριθμό 6 και είναι ένα μη μέταλλο.

Ωστόσο, όταν ο άνθρακας συνδέεται με άλλα άτομα άνθρακα, μπορεί να δημιουργήσει μια μυριάδα δομών, καθεμία με ένα μοναδικό σύνολο ιδιοτήτων. Αυτές οι διαφορετικές μορφές ονομάζονται αλλότροπα.

Τα αλλότροπα είναι μια ειδικότητα μη μεταλλικών στοιχείων όπως ο άνθρακας, το πυρίτιο και ο φώσφορος (ο οποίος έχει 6 αλλοτρόπα).

Ο άνθρακας, ωστόσο, έχει ένα πλήθος αλλοτρόπων λόγω του σθένους του. Ο άνθρακας έχει τέσσερα διαθέσιμα ηλεκτρόνια για να τα μοιραστεί με άλλα στοιχεία για τη δημιουργία ενώσεων. Αυτό το σθένος του δίνει μια μοναδική ευελιξία να συστέλλεται σε διαφορετικές δομές όταν συνδέεται με άλλα άτομα άνθρακα.

Το διαμάντι έχει μια οκταεδρική δομή, στην οποία κάθε μεμονωμένο άτομο άνθρακα συνδέεται με τέσσερα άλλα άτομα άνθρακα σε ένα είδος δομής πυραμίδας τριών όψεων.

Παρατηρήστε πώς οι κορυφαίοι δεσμοί άνθρακα στο διαμάντι μοιάζουν με πυραμίδα τριών όψεων. (Φωτογραφία:Inna Bigun/Shutterstock)

Άλλα αλλότροπα άνθρακα σχηματίζουν φύλλα (γραφίτη και γραφένιο), σφαίρες (buckminsterfullerene) και ακόμη και μερικές περίεργες νανοδομές.

Ο γραφίτης, όχι το διαμάντι, είναι το πιο σταθερό αλλοτρόπιο του άνθρακα

Αν και η τετραεδρική δομή του διαμαντιού το καθιστά την πιο σκληρή ουσία που είναι γνωστή στον άνθρωπο, δεν είναι η πιο σταθερή μορφή άνθρακα.

Αυτός ο τίτλος πηγαίνει στον γραφίτη.

Βλέπετε, το διαμάντι είναι η μετασταθερή δομή του άνθρακα. Μετασταθερό στη χημεία σημαίνει ότι μια δομή είναι περισσότερο ή λιγότερο σταθερή υπό ορισμένες συνθήκες, αλλά υπάρχει μια ακόμη πιο σταθερή κατάσταση.

Μια κοινή αναλογία είναι να σκεφτόμαστε μια μπάλα που κυλάει σε μια κοιλάδα. Το πιο σταθερό μέρος για την μπάλα θα ήταν στο κάτω μέρος της κοιλάδας (όπως φαίνεται από τη βαθύτερη κοιλάδα στην παρακάτω εικόνα).

Τώρα, φανταστείτε ότι η μπάλα έχει κολλήσει σε ένα μικρότερο πηγάδι (τη μικρότερη κοιλάδα στην οποία φαίνεται η μπάλα).

Η μπάλα είναι σταθερή στο μικρότερο πηγάδι, αλλά επειδή το πηγάδι είναι ψηλότερα από τον πυθμένα της κοιλάδας, αυτή δεν είναι η πιο σταθερή του κατάσταση. Ωστόσο, η μπάλα θα παραμείνει εκεί εκτός και αν γίνει δουλειά για να βγει η μπάλα από το πηγάδι και στον πυθμένα της κοιλάδας.

Μια αναπαράσταση της σταθερότητας των χημικών ουσιών.

Το διαμάντι μας είναι σαν τη σφαίρα στο πηγάδι, ενώ ο γραφίτης είναι η μπάλα στο κάτω μέρος της κοιλάδας.

Με όρους χημείας, το διαμάντι είναι κινητικά σταθερό επειδή είναι καλά παγιδευμένο στο πηγάδι, αλλά είναι θερμοδυναμικά ασταθές, επειδή υπάρχει η πιο σταθερή μορφή γραφίτη στην οποία θα μπορούσε να μετατραπεί, υπό τις κατάλληλες συνθήκες.

Λοιπόν, γιατί τα διαμάντια δεν μετατρέπονται σε γραφίτη;

Έτσι, εάν υπάρχει μια πιο σταθερή μορφή, γιατί δεν έχουν μετατραπεί όλα τα διαμάντια στη Γη σε γραφίτη; Υπάρχουν δύο λόγοι για αυτό.

Πρώτον, το διαμάντι είναι σταθερό στην κατάσταση που υπάρχει στη Γη. Επιπλέον, ο γραφίτης είναι μόνο λίγα ηλεκτρονβολτ πιο σταθερός από το διαμάντι (στη Γη). Η διαφορά στη σταθερότητα του διαμαντιού και του γραφίτη δεν είναι τόσο μεγάλη.

Δεύτερον, η ενέργεια που απαιτείται για τη μετατροπή του διαμαντιού σε γραφίτη είναι μεγάλη.

Με άλλα λόγια, η ενέργεια που απαιτείται για να βγει το διαμάντι από το πηγάδι και να κατέβει στον πυθμένα της κοιλάδας, όπου θα μετατραπεί σε γραφίτη, είναι πολύ μεγάλη.

Χημικοί και γεωλόγοι έχουν προσπαθήσει να μετατρέψουν το διαμάντι σε γραφίτη στο παρελθόν. Διαπίστωσαν ότι κατά τη συμπίεση ενός διαμαντιού με μια εσοχή (βασικά ένα μυτερό πράγμα για να τρυπήσει το διαμάντι), η επιφάνεια του διαμαντιού σε επαφή με το εσοχή αλλάζει σε γραφίτη.

Εάν το σφίξιμο ενός διαμαντιού δεν είναι το στυλ σας, οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι η χαμηλή πίεση και οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες (1500 έως 1900 βαθμούς Κελσίου ή περισσότερο) θα λειτουργήσουν. Προσθέστε σίδηρο στο μείγμα και θα επιταχύνει περαιτέρω τη διαδικασία (που ονομάζεται γραφιτοποίηση).

Και τα διαμάντια έχουν την αδυναμία τους

Ωστόσο, μην εκθέτετε τα διαμάντια σε υψηλές πιέσεις εάν θέλετε να τα μετατρέψετε σε γραφίτη. Τα διαμάντια είναι πιο σταθερά υπό υψηλή πίεση από τον γραφίτη, έτσι σχηματίζονται στον μανδύα της Γης (ακόμη και σε ορισμένους αστεροειδείς!). Ωστόσο, υπό ορισμένες συνθήκες, τα διαμάντια ενδέχεται να μετατραπούν σε γραφίτη ακόμη και υπό υψηλή πίεση.

Πόσο καιρό διαρκούν τα διαμάντια;

Λαμβάνοντας υπόψη αυτά που εξηγήσαμε παραπάνω, το διαμάντι στο δαχτυλίδι αρραβώνων σας ή στο στέμμα της Βασίλισσας της Αγγλίας πιθανότατα θα διαρκέσει για πάντα.

Ωστόσο, εάν χρησιμοποιείτε το διαμάντι σας ως εργαλείο για να κόψετε ή να τρίψετε πράγματα, ειδικά πράγματα από σίδηρο, τότε ίσως θέλετε να δώσετε προσοχή.

Το τμήμα του διαμαντιού που έρχεται σε επαφή με το σίδερο (ή οτιδήποτε άλλο κόβει το διαμάντι) μπορεί να θερμανθεί αρκετά ώστε να μετατραπεί σε γραφίτη. Εάν ακόμη και μικρά κομμάτια του διαμαντιού μετατρέπονται σε γραφίτη κάθε φορά που κόβετε κάτι, το διαμάντι, τελικά, θα μετατραπεί εντελώς σε γραφίτη.

Ή, θα μπορούσατε απλά να κάψετε ένα διαμάντι με τόσο λίγο όσο ένα μεγεθυντικό φακό και τον ήλιο. Δύο άνθρωποι, ο φυσιοδίφης Giuseppe Averani και ο γιατρός Cipriano Targioni της Φλωρεντίας, το 1694, έκαναν ακριβώς αυτό. Πήραν έναν μεγεθυντικό φακό και εστίασαν το φως του ήλιου σε ένα διαμάντι—μόνο για να δουν την πέτρα να χάνεται μπροστά στα μάτια τους!

Οι επιστήμονες μπορεί να είναι σκληροπυρηνικοί

Γνωρίζοντας πόσο εύκολα χειραγωγείται ένα διαμάντι και πόσο λίγο χωρίζει ένα πολύτιμο διαμάντι από τον γραφίτη στα μολύβια μας, θα πρέπει να μας κάνει να επανεκτιμήσουμε αυτό που θεωρούμε πολύτιμο και πολύτιμο σε αυτόν τον κόσμο!