Het vindt zijn oorsprong in de diepten van rode stellaire reuzen, maakt deel uit van vitale vetten, aminozuren en koolhydraten, kan miljoenen verbindingen vormen met verschillende chemische elementen en heeft, afhankelijk van de structuur, totaal verschillende mechanische eigenschappen. De zachte en broze potloodsteel en de hardste minerale diamant zijn gemaakt van hetzelfde bouwmateriaal - koolstof. Wat maakt een diamant zo uniek? Waar wordt het gebruikt? Wat is de waarde ervan?
Onverwoestbare warmtegeleider
In vertaling uit het oud-Grieks betekent het woord "diamant" "onverwoestbaar". Zelfs vóór de oudheid kenden mensen de ongelooflijke kracht van deze steen. In de oudheid werden diamanten op grote schaal verhandeld in India en Egypte. En dit mineraal kwam naar de Europese uitgestrektheid na de agressieve campagnes van Alexander de Grote. Hij bracht de stenen als magische artefacten. De oude Grieken noemden dit hardste mineraal de tranen van de goden die op de aarde vielen.
Maar het geheim van de onoverwinnelijkheid van de steen ligt,zeker niet in mystiek en niet in verband met de geestelijke wereld. De heldere roosterstructuur van het element in de vorm van tetraëders en de sterke binding tussen de koolstofatomen zorgen voor de hoogste sterkte. Door dezelfde structuur is diamant een uitstekende warmtegeleider. Als het bijvoorbeeld mogelijk zou zijn om van een enkel stuk diamant een theelepel te maken, zou je er geen suiker mee in hete thee kunnen roeren, omdat je jezelf zou verbranden zodra de lepel kokend water aanraakt.
Minerale hardheid vergelijking
Hoe bepaal je welk mineraal het moeilijkst is? De getalenteerde Duitse mineraloog Karl Friedrich Moos kwam in de negentiende eeuw met deze kwestie in aanraking. In 1811 stelde de wetenschapper voor om een vergelijkende schaal te gebruiken om de hardheid van verschillende mineralen te bepalen. Het bestaat uit tien punten, die elk overeenkomen met een bepaald mineraal. De eerste (talk) is respectievelijk het zachtst en de laatste het hardst. Verificatie wordt experimenteel uitgevoerd. Als een monster (bijvoorbeeld zilver) is bekrast door fluoriet, dat op de vierde regel van de schaal staat, maar niet is beschadigd door gips (schaalstandaard nummer twee), dan heeft zilver een hardheid van 3 op de schaal van Mohs.
Het hardste mineraal is diamant. Hij staat tiende. En hoewel de Mohs-tafel in het begin van de negentiende eeuw in omloop is gebracht, blijft hij nog steeds breed toepasbaar. Het is echter de moeite waard eraan te denken dat deze tabel niet lineair is. Dit betekent dat een diamant nummer tien niet precies twee keer zo hard zal zijn.apatiet, dat op de vijfde plaats staat in de tabel. Er worden andere methoden gebruikt om de absolute waarde van hardheid te bepalen.
Van koningen tot arbeiders
Lange tijd waren diamanten het voorrecht van exclusieve juweliers. Met de ontwikkeling van de industrie is dit hardste mineraal echter in toenemende mate beschouwd, niet alleen vanuit de gebruikelijke esthetische kant, maar ook vanuit het oogpunt van zijn unieke fysieke eigenschappen. Aanvankelijk werden bij de productie van gereedschappen natuurlijke diamanten gebruikt die niet geslepen konden worden. Dit zijn stenen die zulke gebreken hadden dat het onmogelijk was om de juwelier te elimineren. Ze werden bekend als technische diamanten.
Naarmate de tijd verstreek, nam de behoefte aan gereedschappen met diamantslijp- en boorkanten toe. In de bouwsector is er bijvoorbeeld veel vraag naar diamantboren. Hun voordeel ten opzichte van tegenhangers van harde metaallegeringen is dat er bij het werken met een diamantboormachine geen microscheurtjes in het materiaal ontstaan. Diamant snijdt gemakkelijk en netjes elk materiaal, of het nu steen, beton of metaal is. En de afwezigheid van microscheuren is de sleutel tot de duurzaamheid van de structuur. Bovendien is het werkproces zelf veel sneller, merkbaar eenvoudiger en veel stiller.
Op basis hiervan is het niet verwonderlijk dat, volgens de gegevens voor 2016, Rusland alleen al 1200 soorten verschillende gereedschappen en apparatuur produceert, waarvan het belangrijkste werkende deel diamant is.
Medische toepassingen
Het hardste mineraal in de natuur is niet alleen geschikt voor gebruik bij de verwerking van ruw en hardrassen. Diamant is ook onmisbaar in medische instrumenten. Immers, hoe dunner en nauwkeuriger de incisie van weefsels, hoe beter het lichaam omgaat met herstel. En bij complexe operaties aan vitale organen speelt de breedte van de incisie nog meer een beslissende rol.
Bovendien blijft de scalpel met een dunne diamantfilm op het lemmet lang scherp.
Vooruitzichten in elektronica
De ontwikkeling van geïntegreerde diamantschakelingen wordt ook actief gepromoot. Hierin worden kleine diamantjes gebruikt voor de backing. Apparatuur die met deze methode wordt geproduceerd, is beter bestand tegen temperatuurveranderingen en grote spanningspieken. Diamanten kunnen ook worden gebruikt om gegevens in telecommunicatie te verzenden. Dankzij de eigenschappen van deze kristallen kunt u tegelijkertijd signalen van verschillende frequenties over dezelfde kabel verzenden.
Het hardste mineraal op aarde helpt bij ruimteverkenning
Er is ook vraag naar diamant in de chemische industrie. Een agressieve omgeving die gemakkelijk glas beschadigt, is absoluut niet erg voor een diamant. Natuurkundigen gebruiken kristallen om kwantumfysica-experimenten en ruimteverkenning uit te voeren.
Bij het maken van telescoopoptieken worden de vereisten voor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van materialen van cruciaal belang. Dit is waar het hardste natuurlijke mineraal in het spel komt, dat uitstekende fysische en chemische parameters heeft.
Synthese van diamanten
Met zo'n intense vraag naarhet hardste kostbare mineraal, de vraag naar zijn kunstmatige synthese rees scherp. Merk op dat geen enkele steenvoorraad aan de steeds toenemende vraag kan voldoen. En na langdurige experimenten zijn wetenschappers erin geslaagd een analoog van natuurlijke diamant te creëren, die alle noodzakelijke kenmerken heeft. Tot op heden is de productie van kunstmatige diamanten voor industriële behoeften al gemeengoed geworden.
Er zijn verschillende methoden om dit mineraal te synthetiseren. De eerste is het dichtst bij zijn vorming in de natuurlijke omgeving. Synthese wordt uitgevoerd met behulp van ultrahoge temperatuur en enorme druk. Met de tweede techniek kun je de diamant uit de stoom halen. Het wordt gebruikt in filmtechnologie - kristallen worden als een dunne film op de snijkanten van gereedschappen aangebracht. Deze methode is vooral in trek bij de vervaardiging van chirurgische instrumenten. En de derde produceert een verstrooiing van kleine kristallen met behulp van detonatie en snelle afkoeling.
Experimenten werden voortgezet en boornitride werd gesynthetiseerd, dat 20% harder is dan natuurlijke diamant. Hoewel deze stof zo klein is dat de diamant traditioneel als het hardste mineraal wordt beschouwd.
