Pochádza z hlbín červených hviezdnych obrov, je súčasťou životne dôležitých tukov, aminokyselín a sacharidov, môže vytvárať milióny zlúčenín s rôznymi chemickými prvkami a v závislosti od štruktúry má úplne iné mechanické vlastnosti. Mäkký a krehký driek ceruzky a najtvrdší minerálny diamant sú vyrobené z rovnakého stavebného materiálu – uhlíka. Čo robí diamant tak jedinečným? Kde sa používa? Akú má hodnotu?
Nezničiteľný tepelný vodič
V preklade zo starej gréčtiny slovo „diamant“znamená „nezničiteľný“. Už pred starovekom ľudia poznali neuveriteľnú silu tohto kameňa. V staroveku sa s diamantmi vo veľkom obchodovalo v Indii a Egypte. A tento minerál sa dostal do európskych priestorov po agresívnych kampaniach Alexandra Veľkého. Kamene priniesol ako magické artefakty. Starovekí Gréci nazývali tento najtvrdší minerál slzami bohov, ktoré padli na zem.
Ale tajomstvo nepremožiteľnosti kameňa spočíva,určite nie v mystike a nie v spojení s duchovným svetom. Číra mriežková štruktúra prvku vo forme tetraédra a silná väzba medzi atómami uhlíka poskytuje najvyššiu pevnosť. Vďaka rovnakej štruktúre je diamant vynikajúcim vodičom tepla. Napríklad, ak by bolo možné pripraviť čajovú lyžičku z jedného kusu diamantu, nemohli by ste s ním vmiešať cukor do horúceho čaju, pretože by ste sa popálili v momente, keď sa lyžička dotkne vriacej vody.
Porovnanie minerálnej tvrdosti
Ako určiť, ktorý minerál je najtvrdší? Talentovaný nemecký mineralóg Karl Friedrich Moos sa tejto problematike vyrovnal v devätnástom storočí. V roku 1811 vedec navrhol použiť porovnávaciu stupnicu na určenie tvrdosti rôznych minerálov. Skladá sa z desiatich bodov, z ktorých každý zodpovedá určitému minerálu. Prvý (mastenec) je najmäkší a posledný je najtvrdší. Overenie sa vykonáva experimentálne. Ak je vzorka (napríklad striebro) poškriabaná fluoritom, ktorý je na štvrtom riadku na stupnici, ale nie je poškodený omietkou (štandard stupnice číslo dva), potom má striebro tvrdosť 3 na Mohsovej stupnici.
Najtvrdším minerálom je diamant. Patrí mu desiate miesto. A hoci Mohsov stôl bol uvedený do obehu na začiatku devätnásteho storočia, stále zostáva široko použiteľný. Je však potrebné pripomenúť, že táto tabuľka nie je lineárna. To znamená, že diamant číslo desať nebude práve dvakrát taký tvrdý.apatit, ktorému patrí piate miesto v tabuľke. Na určenie absolútnej hodnoty tvrdosti sa používajú iné metódy.
Od kráľov k robotníkom
Diamanty boli dlho výsadou výhradne majstrov šperkov. S rozvojom priemyslu sa však na tento najtvrdší minerál stále viac prihliada nielen z bežnej estetickej stránky, ale aj z hľadiska jeho jedinečných fyzikálnych vlastností. Najprv sa pri výrobe nástrojov používali prírodné diamanty, ktoré sa nedali rezať. Ide o kamene, ktoré mali také chyby, že nebolo možné klenotníka odstrániť. Stali sa známymi ako technické diamanty.
Postupom času vzrástla potreba nástrojov s diamantovými reznými a vŕtacími hranami. Napríklad v stavebníctve sú diamantové vrtáky veľmi žiadané. Ich výhodou oproti náprotivkom vyrobeným zo zliatin tvrdokovu je, že pri práci s diamantovým vrtákom nevznikajú v materiáli mikrotrhliny. Diamant ľahko a čisto reže akýkoľvek materiál, či už je to kameň, betón alebo kov. A absencia mikrotrhlín je kľúčom k trvanlivosti konštrukcie. Okrem toho je samotný pracovný proces oveľa rýchlejší, výrazne jednoduchší a oveľa tichší.
Na základe toho nie je prekvapujúce, že podľa údajov za rok 2016 len Rusko vyrába 1200 druhov rôznych nástrojov a zariadení, ktorých hlavnou pracovnou časťou je diamant.
Lekárske aplikácie
Najtvrdší minerál v prírode je vhodný nielen na použitie pri spracovaní drsných a tvrdýchplemená. Diamant je tiež nenahraditeľný v lekárskych nástrojoch. Koniec koncov, čím tenší a presnejší je rez tkanív, tým lepšie sa telo vyrovnáva s obnovou. A pri zložitých operáciách na životne dôležitých orgánoch hrá šírka rezu rozhodujúcu úlohu ešte viac.
Navyše, skalpel s tenkým diamantovým filmom na čepeli zostáva ostrý po dlhú dobu.
Perspektívy v elektronike
Aktívne sa podporuje aj vývoj diamantových integrovaných obvodov. V nich sa ako podklad používajú drobné diamanty. Zariadenia vyrobené touto metódou sú odolnejšie voči teplotným zmenám a veľkým napäťovým rázom. Diamanty sa dajú použiť aj na prenos dát v telekomunikáciách. Vlastnosti týchto kryštálov vám umožňujú prenášať signály rôznych frekvencií súčasne na tom istom kábli.
Najtvrdší minerál na Zemi pomáha pri prieskume vesmíru
Po diamantoch je dopyt aj v chemickom priemysle. Agresívne prostredie, ktoré ľahko poškodí sklo, nie je pre diamant vôbec strašné. Fyzici používajú kryštály na uskutočňovanie kvantových fyzikálnych experimentov a prieskum vesmíru.
Pri vytváraní optiky ďalekohľadu sa požiadavky na presnosť a spoľahlivosť materiálov stávajú kritickými. Tu vstupuje do hry najtvrdší prírodný minerál, ktorý má vynikajúce fyzikálne a chemické parametre.
Syntéza diamantov
S takým intenzívnym dopytom ponajtvrdšieho vzácneho minerálu, ostro vyvstala otázka jeho umelej syntézy. Všimnite si, že žiadne zásoby kameňov nedokážu uspokojiť neustále sa zvyšujúci dopyt. A po zdĺhavých experimentoch sa vedcom podarilo vytvoriť analóg prírodného diamantu, ktorý má všetky potrebné vlastnosti. K dnešnému dňu sa výroba umelých diamantov pre priemyselné potreby už stala bežnou praxou.
Existuje niekoľko metód na syntézu tohto minerálu. Prvý je najbližšie k jeho vzniku v prírodnom prostredí. Syntéza sa vykonáva pomocou ultra vysokej teploty a obrovského tlaku. Druhá technika vám umožňuje extrahovať diamant z pary. Používa sa vo filmovej technike – kryštály sa nanášajú ako tenký film na rezné hrany nástrojov. Táto metóda je obzvlášť žiadaná pri výrobe chirurgických nástrojov. A tretí vytvára rozptyl malých kryštálov pomocou detonácie a rýchleho ochladzovania.
Experimenty pokračovali a bol syntetizovaný nitrid bóru, ktorý je o 20 % tvrdší ako prírodný diamant. Hoci je táto látka taká malá, že diamant je tradične považovaný za najtvrdší minerál.
