ダイヤモンドは、純粋な炭素の同素体の 1 つです。これは、漂砂砂利、キンバーライト パイプ、氷河耕地に見られる結晶共有結合固体です。それはすべての形とサイズで発生し、南アフリカ、ブラジル、ロシア、オーストラリア、アメリカ、インドで見られます.ボツワナのオラパ鉱山は世界最大ですが、ダイヤモンドの生産量ではロシアとオーストラリアがリードしています。インドでは、マディヤ プラデーシュ州のパンナとカルナータカ州のゴルコンダでダイヤモンドが産出されます。その輝きは、最も望ましい宝石です。
ダイヤモンドの概要:自然形成
天然ダイヤモンドは、炭素原子の結晶化を引き起こす激しい温度と圧力の条件下にあります。地表下の深さ 150 ～ 200 km に存在し、平均温度は 900 ～ 1300°C、圧力は約 45 ～ 60 キロバールです。それらは火山噴火によって地表に押し上げられます。
これらの激しい条件下では、地球の上部マントル内の溶融マグマが急速に膨張します。キンバーライト岩と呼ばれるダイヤモンドを含む岩石が地表に噴出します。それらは、最初に発見された南アフリカのキンバリー鉱山にちなんで名付けられました。
構造
ダイヤモンドは、立方体内に余分な炭素原子を持つ面心立方格子構造に基づいています。炭素原子は sp3 混成であり、四面体構造の他の 4 つの炭素原子と共有結合しています。
各炭素の配位数は 4 です。したがって、ダイヤモンドは、各炭素-炭素結合の長さが 154 pm であり、強力な共有結合を形成する巨大な 3 次元分子です。各結合角は 109.5° です。
人工的な準備
グラファイトは、合成ダイヤモンドまたは人工ダイヤモンドの製造に使用されます。約 3000°C の超高圧高温 (HPHT) にさらされると、グラファイトはダイヤモンドに変わります。
それらは、組成、結晶化、および等方性形態において、天然のものと物理的および化学的に類似しています。唯一の違いは、このような条件下で生成される合成固体がかなり小さいことです。
物理的および化学的性質
<オール>構造に基づいて、ダイヤモンドの特性は次のように説明できます。
- 硬度:炭素-炭素結合は非常に強力な共有結合であるため、ダイヤモンドは硬く、高密度です。天然に存在する物質の中で最も硬い物質です。黒いものはすべての中で最も難しいです。
- 融点:その融点は 3600 ° C で、非常に高いです。これは、ダイヤモンドを溶かすには、その強力な共有結合を切断する必要があるためです。
- 悪い導体:ダイヤモンドのすべての価電子が結合に関与しており、電流を伝導するための自由電子が残っていません。したがって、電気の悪い導体です。
宝石としての価値
宝石としてのダイヤモンドの価値は、その重量と不純物に依存します。 4C はダイヤモンドの品質を決定します:カラー、カット、クラリティ、カラット重量。重さはカラット（1カラット＝0.2g）で表されます。
無色透明のダイヤモンドは不純物がほとんどないため、最も高価です。また、反射性が高く、最も輝きを放つように完全に研磨されています。不純物が増えるとダイヤモンドの価値が下がります。
種類
ダイヤモンドに独特の色を与えるのは、微量の金属酸化物と塩の存在です。赤、ピンク、青などの暗い色は非常にまれです。ダイヤモンドは、グレー、イエロー、ブラウン、グリーン、オレンジ、さらにはブラックの場合もあります。
ブラック ダイヤモンドには、酸化銅の不純物が含まれています。宝石としては使用されませんが、重要な産業用途があります。
用途
純粋なダイヤモンドは、その素晴らしい輝きからジュエリーの宝石として使用されます。
不純または合成ダイヤモンドが使用されています:
- 岩石、ガラス、またはその他のダイヤモンドの切断および穴あけ用。
- 深ボーリング ドリルのチップ ヘッドとして。
- 時計のベアリングとして。
- 長時間使用するレコード プレーヤーの針として。
- 人工衛星用の耐放射線窓を作るため。
結論
ダイヤモンドは、純粋な炭素の結晶性共有結合固体です。自然界では、それらは圧力と温度の極端な条件下で何百万年もかけて形成されます。合成的に、ダイヤモンドはHPHT法を使用してグラファイトから形成されます。これは、sp3 混成炭素原子を含む面心立方格子構造を持ち、それぞれが周囲の 4 つの原子と共有結合し、自由電子を残しません。
その構造上、天然に存在する物質の中で最も硬く、融点が高い。熱伝導体としては優れていますが、電気絶縁体としては不十分です。空気中で900℃で燃えて二酸化炭素になります。
ダイヤモンドは、屈折率と分散力が高いため、輝きます。宝石として最も人気がありますが、他のダイヤモンドをカットしたり、人工衛星の耐放射線窓を作るためにも使用されます.
