Beseda "diamant" izhaja iz grške besede "adamao, 'pomeni' ukrotil sem 'ali' podrejam 'ali sorodno besedo'adamas, "kar pomeni" najtrdnejše jeklo "ali" najtršo snov ".
Vsi vejo diamanti so trdi in lepi, a ste vedeli, da je diamant lahko najstarejši material, ki ga morda imate? Medtem ko je skala, v kateri najdemo diamante, stara od 50 do 1600 milijonov let, sami diamanti pa približno 3,3 milijarda let. To neskladje izhaja iz dejstva, da se vulkanska magma, ki se strdi v skalo, kjer diamanti so ugotovili, da jih ni ustvaril, ampak je diamante le prevažal z Zemljinega plašča na površino. Diamanti se lahko tvorijo tudi pod visokimi pritiski in temperaturami na mestu meteorit vplivi. Diamanti, ki so nastali med udarcem, so lahko sorazmerno "mladi", vendar nekateri meteoriti vsebujejo zvezdni prah - naplavine od smrti zvezde - ki lahko vključujejo diamantne kristale. Eden takšnih meteoritov je znan, da vsebuje drobne diamante, stare več kot 5 milijard let. Ti diamanti so starejši od naših solarni sistem.
Začnite z ogljikom
Razumevanje kemije diamanta zahteva osnovno znanje o elementu ogljik. Nevtralen ogljik atom ima v svojem jedru šest protonov in šest nevtronov, uravnoteženo s šestimi elektroni. Konfiguracija ogljikovega elektronskega lupine je 1s22s22p2. Carbon ima a valenca od štirih, ker lahko za zapolnitev 2p orbite sprejmemo štiri elektrone. Diamant je sestavljen iz ponavljajočih se enot ogljikovih atomov, pridruženih štirim drugim ogljikovim atomom preko najmočnejše kemične povezave, kovalentne vezi. Vsak ogljikov atom je v togi tetraedrski mreži, kjer je enako oddaljen od sosednjih ogljikovih atomov. Strukturna enota diamanta je sestavljena iz osmih atomov, ki so temeljno razporejeni v kocki. Ta mreža je zelo stabilna in toga, zato so diamanti tako zelo trdi in imajo visoko tališče.
Skoraj ves ogljik na Zemlji prihaja iz zvezd. Preučevanje izotopskega razmerja ogljika v diamantu omogoča sledenje zgodovini ogljika. Na primer na zemeljski površini je razmerje med izotopi ogljik-12 in ogljik-13 se nekoliko razlikujeta od zvezdastega prahu. Tudi nekateri biološki procesi aktivno razvrščajo izotope ogljika glede na maso, zato je izotopsko razmerje ogljika, ki je bilo v živih bitjih, drugačno od razmerja na Zemlji ali zvezdah. Zato je znano, da ogljik za večino naravnih diamantov prihaja nazadnje iz plašča, vendar ogljik za nekaj diamantov je reciklirani ogljik mikroorganizmov, ki jih zemeljska skorja oblikuje v diamante preko tektonske plošče. Nekaj minutni diamanti, ki jih ustvarijo meteoriti, so iz ogljika, ki je na voljo na mestu udarca; nekateri kristali diamantov znotraj meteoritov so še sveži od zvezd.
Kristalna struktura
Kristalna struktura diamanta je kubična ali FCC rešetka, usmerjena v obraz. Vsak atom ogljika se v običajnih tetraedrih (trikotne prizme) pridruži še štirim ogljikovim atomom. Diamantni kristali se lahko na osnovi kubične oblike in njene zelo simetrične razporeditve atomov razvijejo v več različnih oblik, znanih kot "kristalne navade". Najpogostejša kristalna navada je osemstranski oktaedr ali diamantna oblika. Diamantni kristali lahko tvorijo tudi kocke, dodekaedre in kombinacije teh oblik. Razen dveh razredov razredov so te strukture manifestacije kubičnega kristalnega sistema. Ena izjema je ploščata oblika, imenovana macle, ki je res sestavljeni kristal, druga izjema pa je razred jedkanskih kristalov, ki imajo zaobljene površine in imajo lahko podolgovate oblike. Pravi diamantni kristali nimajo popolnoma gladkih ploskev, lahko pa imajo dvignjene ali razrezane trikotne izrastke, imenovane "trigoni". Diamanti imajo popolno cepitev v štirih različnih smereh, kar pomeni, da se bo diamant lepo ločil po teh smereh, namesto da bi se zlomil na nazobčan način. Črte cepitve izvirajo iz diamantnega kristala, ki ima na ravnini oktaedrske strani manj kemičnih vezi kot v drugih smereh. Diamantni rezalci izkoristijo linije cepitve do fasete dragi kamni.
Grafit je le nekaj elektronskih voltov stabilnejši od diamanta, vendar aktivacijska ovira za pretvorbo zahteva skoraj toliko energije, kot da uniči celotno rešetko in jo ponovno zgradi. Torej, ko diamant nastane, se ne bo vrnil nazaj v grafit, ker je ovira previsoka. Diamanti so metastabilni, saj so kinetično in ne termodinamično stabilni. V pogojih visokega tlaka in temperature, potrebnih za oblikovanje diamanta, je njegove oblike dejansko več stabilna od grafita in tako se lahko skozi milijone let ogljikove usedline počasi kristalizirajo v diamanti.