Chemie der Diamanten: Eigenschaften und Typen

Diamant ist das härteste natürliche Material. Das Mohs-Härteskala, auf dem Diamant eine '10' und Korund (Saphir) eine '9' ist, bestätigt diese unglaubliche Härte nicht ausreichend, da Diamant exponentiell härter als Korund ist. Diamant ist auch die am wenigsten komprimierbare und steifste Substanz.

Diamant ist eine Ausnahme Wärmeleiter - 4-mal besser als Kupfer - was bedeutet, dass Diamanten als "Eis" bezeichnet werden. Diamant hat eine extrem geringe Wärmeausdehnung, ist chemisch inert gegenüber den meisten Säuren und Laugen, ist transparent von das ferne Infrarot durch das tiefe Ultraviolett und ist eines der wenigen Materialien mit einer negativen Austrittsarbeit (Elektron Affinität). Eine Folge der negativen Elektronenaffinität ist, dass Diamanten Wasser abweisen, aber Kohlenwasserstoffe wie Wachs oder Fett leicht akzeptieren.

Diamanten leiten Elektrizität nicht gut, obwohl einige es sind Halbleiter. Diamant kann brennen, wenn er in Gegenwart von Sauerstoff einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Diamant hat ein hohes spezifisches Gewicht; es ist erstaunlich dicht angesichts des geringen Atomgewichts von

Diamantedelsteine ​​sind gewöhnlich klar oder hellblau, aber farbige Diamanten, sogenannte "Phantasien", wurden in allen Farben des Regenbogens gefunden. Bor, die eine bläuliche Farbe verleihen, und Stickstoff, der einen gelben Schimmer hinzufügt, sind übliche Spurenverunreinigungen. Zwei Vulkangesteine, die Diamanten enthalten können, sind Kimberlit und Lamproit. Diamantkristalle enthalten häufig Einschlüsse anderer Mineralien wie Granat oder Chromit. Viele Diamanten fluoreszieren blau bis violett, manchmal stark genug, um bei Tageslicht gesehen zu werden. Einige blau fluoreszierende Diamanten phosphoreszieren gelb (leuchten im Dunkeln bei einer Nachglühreaktion).

Natürliche Diamanten

Natürliche Diamanten werden nach Art und Menge der darin enthaltenen Verunreinigungen klassifiziert.

• Typ Ia - Dies ist die häufigste Art von natürlichem Diamant, der bis zu 0,3% Stickstoff enthält.
• Typ Ib - Nur sehr wenige natürliche Diamanten sind dieser Typ (~ 0,1%), aber fast alle synthetischen Industriediamanten. Diamanten vom Typ Ib enthalten bis zu 500 ppm Stickstoff.
• Typ IIa - Dieser Typ ist in der Natur sehr selten. Diamanten vom Typ IIa enthalten so wenig Stickstoff, dass er mit Infrarot- oder Ultraviolett-Absorptionsmethoden nicht leicht nachgewiesen werden kann.
• Typ IIb - Dieser Typ ist auch in der Natur sehr selten. Diamanten vom Typ IIb enthalten so wenig Stickstoff (sogar niedriger als Typ IIa), dass der Kristall ein p-Halbleiter ist.

Synthetische Industriediamanten

Synthetische Industriediamanten haben das Verfahren der Hochdruck-Hochtemperatursynthese (HPHT) hergestellt. Bei der HPHT-Synthese werden Graphit und ein metallischer Katalysator unter hohen Temperaturen und Drücken in eine hydraulische Presse gegeben. Innerhalb weniger Stunden wandelt sich der Graphit in Diamant um. Die resultierenden Diamanten sind normalerweise einige Millimeter groß und zu fehlerhaft, um als Edelsteine ​​verwendet zu werden, aber sie sind es Sehr nützlich als Kanten an Schneidwerkzeugen und Bohrern und zum Komprimieren, um sehr hohe Werte zu erzielen Drücke. (Interessante Randnotiz: Obwohl Diamanten zum Schneiden, Schleifen und Polieren vieler Materialien verwendet werden, werden sie nicht zum Bearbeiten verwendet Eisenlegierungen, da der Diamant aufgrund einer Hochtemperaturreaktion zwischen Eisen und Eisen sehr schnell abreibt Kohlenstoff.)

Dünnschichtdiamanten

Ein als chemische Gasphasenabscheidung (CVD) bezeichnetes Verfahren kann verwendet werden, um dünne Filme aus polykristallinem Diamant abzuscheiden. Die CVD-Technologie ermöglicht es, Maschinenteile verschleißfrei zu beschichten und Diamantbeschichtungen zu verwenden, um die Wärme abzuleiten elektronische Komponenten, Modefenster, die über einen breiten Wellenlängenbereich transparent sind und andere Eigenschaften von nutzen Diamanten.