Pochází z hlubin červených hvězdných obrů, je součástí životně důležitých tuků, aminokyselin a sacharidů, může tvořit miliony sloučenin s různými chemickými prvky a v závislosti na struktuře má zcela odlišné mechanické vlastnosti. Měkký a křehký dřík tužky a nejtvrdší minerální diamant jsou vyrobeny ze stejného stavebního materiálu - uhlíku. Čím je diamant tak jedinečný? Kde se používá? Jakou má hodnotu?
Nezničitelný tepelný vodič
V překladu ze starověké řečtiny slovo „diamant“znamená „nezničitelný“. Již v dobách antiky lidé znali neuvěřitelnou sílu tohoto kamene. Ve starověku se s diamanty hojně obchodovalo v Indii a Egyptě. A tento minerál se dostal do evropských oblastí po agresivních kampaních Alexandra Velikého. Přinesl kameny jako magické artefakty. Staří Řekové nazývali tento nejtvrdší minerál slzami bohů, které spadly na zem.
Ale tajemství nepřemožitelnosti kamene spočívá,rozhodně ne v mystice a ne ve spojení s duchovním světem. Nejvyšší pevnost poskytuje čirá mřížková struktura prvku ve formě čtyřstěnů a silná vazba mezi atomy uhlíku. Díky stejné struktuře je diamant vynikajícím vodičem tepla. Například, pokud by bylo možné vyrobit čajovou lžičku z jednoho kusu diamantu, nemohli byste s ním vmíchat cukr do horkého čaje, protože byste se spálili v okamžiku, kdy se lžička dotkne vařící vody.
Porovnání minerální tvrdosti
Jak určit, který minerál je nejtvrdší? Talentovaný německý mineralog Karl Friedrich Moos se s touto problematikou vypořádal v devatenáctém století. V roce 1811 vědec navrhl použít srovnávací stupnici k určení tvrdosti různých minerálů. Skládá se z deseti bodů, z nichž každý odpovídá určitému minerálu. První (talc) je nejměkčí a poslední je nejtvrdší. Ověření se provádí experimentálně. Pokud je vzorek (například stříbro) poškrábán fluoritem, který je na čtvrtém řádku na stupnici, ale není poškozen sádrou (norma stupnice číslo dvě), pak má stříbro tvrdost 3 na Mohsově stupnici.
Nejtvrdším minerálem je diamant. Patří mu desáté místo. A přestože byl Mohsův stůl uveden do oběhu na začátku devatenáctého století, stále zůstává široce použitelný. Je však třeba si uvědomit, že tato tabulka není lineární. To znamená, že diamant číslo deset nebude zrovna dvakrát tak tvrdý.apatit, kterému patří páté místo v tabulce. K určení absolutní hodnoty tvrdosti se používají jiné metody.
Od králů k dělníkům
Diamanty byly po dlouhou dobu výsadou výhradně šperkařských mistrů. S rozvojem průmyslu je však tento nejtvrdší minerál stále více posuzován nejen z běžné estetické stránky, ale také z hlediska jeho jedinečných fyzikálních vlastností. Nejprve se při výrobě nástrojů používaly přírodní diamanty, které se nedaly brousit. Jedná se o kameny, které měly takové vady, že nebylo možné klenotníka odstranit. Staly se známými jako technické diamanty.
Postupem času rostla potřeba nástrojů s diamantovými řeznými a vrtacími hranami. Například ve stavebnictví jsou diamantové vrtáky velmi žádané. Jejich výhodou oproti protějškům ze slitin tvrdokovu je, že při práci s diamantovým vrtákem nevznikají v materiálu mikrotrhliny. Diamant snadno a čistě řeže jakýkoli materiál, ať už je to kámen, beton nebo kov. A absence mikrotrhlin je klíčem k odolnosti konstrukce. Samotný pracovní proces je navíc mnohem rychlejší, znatelně jednodušší a mnohem tišší.
Na základě toho není divu, že podle údajů za rok 2016 jen Rusko vyrábí 1200 typů různých nástrojů a zařízení, jejichž hlavní pracovní částí je diamant.
Lékařské aplikace
Nejtvrdší minerál v přírodě je vhodný nejen pro použití při zpracování drsných a tvrdýchplemen. Diamant je také nepostradatelný v lékařských nástrojích. Koneckonců, čím tenčí a přesnější je řez tkání, tím lépe se tělo vyrovná s obnovou. A u složitých operací na životně důležitých orgánech hraje šířka řezu rozhodující roli ještě více.
Kromě toho zůstává skalpel s tenkým diamantovým filmem na čepeli ostrý po dlouhou dobu.
Vyhlídky v elektronice
Vývoj diamantových integrovaných obvodů je také aktivně podporován. V nich jsou jako podklad použity drobné diamanty. Zařízení vyrobená touto metodou je odolnější vůči teplotním změnám a velkým napěťovým rázům. Diamanty lze také použít k přenosu dat v telekomunikacích. Vlastnosti těchto krystalů vám umožňují přenášet signály různých frekvencí současně na stejném kabelu.
Nejtvrdší minerál na Zemi pomáhá při průzkumu vesmíru
Diamanty jsou také žádané v chemickém průmyslu. Agresivní prostředí, které snadno poškodí sklo, není pro diamant vůbec hrozné. Fyzici používají krystaly k provádění kvantových fyzikálních experimentů a průzkumu vesmíru.
Při vytváření optiky dalekohledu se požadavky na přesnost a spolehlivost materiálů stávají kritickými. Zde vstupuje do hry nejtvrdší přírodní minerál, který má vynikající fyzikální a chemické parametry.
Syntezující diamanty
S tak intenzivní poptávkou ponejtvrdším vzácným minerálem, ostře vyvstala otázka jeho umělé syntézy. Všimněte si, že žádné zásoby kamenů nejsou schopny uspokojit stále se zvyšující poptávku. A po dlouhých experimentech se vědcům podařilo vytvořit analog přírodního diamantu, který má všechny potřebné vlastnosti. K dnešnímu dni se výroba umělých diamantů pro průmyslové potřeby již stala běžnou praxí.
Existuje několik metod pro syntézu tohoto minerálu. První je nejblíže svému vzniku v přirozeném prostředí. Syntéza se provádí za použití ultra vysoké teploty a enormního tlaku. Druhá technika umožňuje extrahovat diamant z páry. Používá se ve filmové technice - krystaly se nanášejí jako tenký film na břity nástrojů. Tato metoda je zvláště žádaná při výrobě chirurgických nástrojů. A třetí vytváří rozptyl malých krystalů pomocí detonace a rychlého ochlazení.
Pokusy pokračovaly a byl syntetizován nitrid boru, který je o 20 % tvrdší než přírodní diamant. I když je tato látka tak malá, že diamant je tradičně považován za nejtvrdší minerál.
