Izvira v globinah rdečih zvezdnih velikanov, je del vitalnih maščob, aminokislin in ogljikovih hidratov, lahko tvori na milijone spojin z različnimi kemičnimi elementi in ima glede na strukturo popolnoma različne mehanske lastnosti. Mehko in krhko steblo svinčnika ter najtrši mineralni diamant sta izdelana iz istega gradbenega materiala – karbona. Kaj naredi diamant tako edinstven? Kje se uporablja? Kakšna je njegova vrednost?
Neuničljiv toplotni prevodnik
V prevodu iz starogrščine beseda "diamant" pomeni "neuničljiv". Že pred antičnimi časi so ljudje poznali neverjetno moč tega kamna. V starih časih so z diamanti veliko trgovali v Indiji in Egiptu. In ta mineral je prišel v evropska prostranstva po agresivnih akcijah Aleksandra Velikega. Kamne je prinesel kot čarobne artefakte. Stari Grki so ta najtrši mineral imenovali solze bogov, ki so padle na zemljo.
Toda skrivnost nepremagljivosti kamna je,vsekakor ne v mistiki in ne v povezavi z duhovnim svetom. Jasna mrežasta struktura elementa v obliki tetraedrov in močna vez med atomi ogljika zagotavljata najvišjo trdnost. Zaradi enake strukture je diamant odličen prevodnik toplote. Na primer, če bi bilo mogoče narediti čajno žličko iz enega samega kosa diamanta, z njim ne bi mogli vmešati sladkorja v vroč čaj, ker bi se opekli v trenutku, ko se žlica dotakne vrele vode.
Primerjava trdote mineralov
Kako ugotoviti, kateri mineral je najtrši? Nadarjeni nemški mineralog Karl Friedrich Moos se je s tem vprašanjem spoprijel v devetnajstem stoletju. Leta 1811 je znanstvenik predlagal uporabo primerjalne lestvice za določitev trdote različnih mineralov. Sestavljen je iz desetih točk, od katerih vsaka ustreza določenemu mineralu. Prvi (smukec) je najmehkejši, zadnji pa najtrši. Preverjanje se izvaja eksperimentalno. Če je vzorec (na primer srebro) opraskan s fluoritom, ki je na četrti vrstici na lestvici, vendar ga omet ne poškoduje (standardna lestvica številka dva), ima srebro trdoto 3 po Mohsovi lestvici.
Najtrši mineral je diamant. Uvršča se na deseto mesto. In čeprav je bila Mohsova miza dana v obtok na začetku devetnajstega stoletja, še vedno ostaja široko uporabna. Vendar je treba spomniti, da ta tabela ni linearna. To pomeni, da diamantna številka deset ne bo ravno dvakrat trša.apatit, ki je na petem mestu v tabeli. Za določitev absolutne vrednosti trdote se uporabljajo druge metode.
Od kraljev do delavcev
Dolgo časa so bili diamanti v pristojnosti izključno mojstrov nakita. Z razvojem industrije pa je ta najtrši mineral vse bolj obravnavan ne le z običajne estetske strani, ampak tudi z vidika njegovih edinstvenih fizikalnih lastnosti. Sprva so pri izdelavi orodij uporabljali naravne diamante, ki jih ni bilo mogoče rezati. To so kamni, ki so imeli takšne napake, da draguljarja ni bilo mogoče odstraniti. Postali so znani kot tehnični diamanti.
S časom se je povečala potreba po orodjih z diamantnimi rezalnimi in vrtalnimi robovi. Na primer, v gradbeništvu so diamantni svedri zelo povprašeni. Njihova prednost pred kolegi iz trdih kovinskih zlitin je, da pri delu z diamantnim svedrom v materialu ne nastajajo mikrorazpoke. Diamant enostavno in čisto reže kateri koli material, naj bo to kamen, beton ali kovina. In odsotnost mikrorazpok je ključ do trajnosti strukture. Poleg tega je sam delovni proces veliko hitrejši, opazno lažji in veliko tišji.
Na podlagi tega ni presenetljivo, da samo Rusija po podatkih za leto 2016 proizvaja 1200 vrst različnih orodij in opreme, katerih glavni delovni del je diamant.
Medicinske aplikacije
Najtrši mineral v naravi ni primeren samo za uporabo pri obdelavi grobih in trdihpasme. Diamant je nepogrešljiv tudi v medicinskih instrumentih. Konec koncev, tanjši in natančnejši kot je rez tkiv, bolje se telo spopada z okrevanjem. Pri kompleksnih operacijah na vitalnih organih ima širina reza še toliko bolj odločilno vlogo.
Poleg tega skalpel s tanko diamantno folijo na rezilu ostane oster dolgo časa.
Možnosti v elektroniki
Aktivno se spodbuja tudi razvoj diamantnih integriranih vezij. V teh se za podlago uporabljajo drobni diamanti. Oprema, proizvedena s to metodo, je bolj odporna na temperaturne spremembe in velike napetostne prenapetosti. Diamanti se lahko uporabljajo tudi za prenos podatkov v telekomunikacijah. Lastnosti teh kristalov vam omogočajo, da na istem kablu hkrati prenašate signale različnih frekvenc.
Najtrši mineral na Zemlji pomaga pri raziskovanju vesolja
Povpraševanje po diamantu je tudi v kemični industriji. Agresivno okolje, ki zlahka poškoduje steklo, za diamant absolutno ni grozno. Fiziki uporabljajo kristale za izvajanje eksperimentov kvantne fizike in raziskovanja vesolja.
Pri ustvarjanju teleskopske optike postanejo zahteve po natančnosti in zanesljivosti materialov kritične. Tu pride v poštev najtrši naravni mineral, ki ima izjemne fizikalne in kemijske parametre.
Sinteziranje diamantov
Ob tako velikem povpraševanju ponajtršega dragocenega minerala, se je ostro postavilo vprašanje njegove umetne sinteze. Upoštevajte, da nobene rezerve kamnov ne morejo zadovoljiti vedno večjega povpraševanja. In po dolgotrajnih poskusih je znanstvenikom uspelo ustvariti analog naravnega diamanta, ki ima vse potrebne lastnosti. Do danes je proizvodnja umetnih diamantov za industrijske potrebe že postala običajna praksa.
Obstaja več metod za sintezo tega minerala. Prvi je najbližji njegovemu nastanku v naravnem okolju. Sinteza se izvaja z uporabo ultra visoke temperature in ogromnega tlaka. Druga tehnika vam omogoča, da diamant izvlečete iz pare. Uporablja se v filmski tehnologiji - kristali se nanesejo kot tanek film na rezalne robove orodja. Ta metoda je še posebej povprašena pri izdelavi kirurških instrumentov. In tretji ustvari razpršitev majhnih kristalov z detonacijo in hitrim hlajenjem.
Poskusi so se nadaljevali in sintetiziran je bil borov nitrid, ki je 20 % trši od naravnega diamanta. Čeprav je ta snov tako majhna, da diamant tradicionalno velja za najtrši mineral.
