Diamant ist die reinste kristalline allotrope Form von Kohlenstoff, die in der Natur in Form von gerundeten Kieselsteinen in Südafrika, Russland, Australien und Brasilien vorkommt. Große Lagerstätten wurden in Kongo und Südafrika gefunden. In der Natur tritt Diamant als oktaederförmige Kristalle auf. Das größte Diamantstück (etwa 1,3 lb schwer), bekannt als Cullinan Diamond, wurde 1905 in einer südafrikanischen Mine in Kimberley gefunden.
Herstellung
- Kunst-Diamanten wurden hergestellt, indem reiner Holzkohle und Eisen in einem Graphit-Tiegel bei etwa 3.000 Grad C in einem Elektroofen erhitzt wurden. Bei dieser hohen Temperatur wurde Kohlenstoff in Eisen gelöst. Als die geschmolzene Masse dann schnell abgekühlt wurde, indem sie in ein Bad aus geschmolzenem Blei getaucht und dann mit konzentrierter Salzsäure behandelt wurde, wurden Kristalle von künstlichem Diamanten gewonnen.
Struktur
- Röntgenanalysen haben gezeigt, dass der Diamantkristall aus einer Anzahl tetraederförmiger Einheiten besteht. Jede tetraederförmige Einheit enthält Kohlenstoffatome in ihrem Zentrum, und dieses Kohlenstoffatom ist mit vier weiteren Kohlenstoffatomen verbunden, die an den vier Ecken des Tetraeders platziert sind. Die Kohlenstoffatome jedes Tetraeders sind auch über starke C-C-kovalente Bindungen mit den Kohlenstoffatomen jedes benachbarten Tetraeders verbunden. Da Diamant aus einer Anzahl tetraederförmiger Einheiten besteht, ist es ein riesiges Molekül.
Physische Eigenschaften
- Diamant kristallisiert im kubischen System. Gute Varietäten sind alle transparent, farblos oder gefärbt. Aufgrund der riesigen molekularen Natur der Struktur von Diamant ist es eine sehr harte Substanz und gleichzeitig sehr spröde. Tatsächlich ist Diamant die bisher bekannte härteste natürliche Substanz. Aufgrund seiner großen Härte wird Diamant zur Herstellung von Glasschneidern und Gesteinsbohrern verwendet. Der Schmelzpunkt von Diamant ist sehr hoch, weil eine große Menge an Wärmeenergie benötigt wird, um die starken C-C-kovalenten Bindungen im Diamant zu brechen. Seine relative Dichte ist ebenfalls sehr hoch.
Chemische Eigenschaften
- Diamant wird von fast allen chemischen Reagenzien nicht beeinflusst, daher ist er in allen Lösungsmitteln unlöslich. Diamant brennt in der Luft bei 900 Grad C zu Kohlendioxid. Mit Fluor bei 700 Grad C ergibt Diamant Kohlenstofftetrafluorid. Es wird langsam durch eine warme Mischung aus Kaliumdichromat und konzentriertem Schwefelwasserstoff bei 200 Grad C zu Kohlendioxid oxidiert. Diamant wird auch langsam durch geschmolzenes Natriumcarbonat beeinflusst. Es ist im Vakuum bis zu 1.500 Grad C stabil, aber wenn es auf 1.800 bis 2.000 Grad C erhitzt wird, wird Diamant in Graphit umgewandelt.
Verwendungen
- Die farblosen Diamanten werden als Edelsteine verwendet, aufgrund ihrer Fähigkeit, Licht zu reflektieren und zu brechen. Diamanten werden auch zum Ziehen von dünnen Drähten verwendet.
