Sõna "teemant" on tuletatud kreeka sõnast "adamao, "mis tähendab" ma taltsutan "või" ma alistan "või seotud sõna"adamad, "mis tähendab" kõige kõvemat terast "või" kõige kõvemat ainet ".
Kõik teavad teemandid on kõvad ja ilusad, kuid kas teadsite, et teemant võib olla vanim materjal, mis teil võib olla? Kui kivim, milles teemante leitakse, võib olla 50 kuni 1600 miljonit aastat vana, siis teemandid ise on umbes 3,3 miljardit aastat vana. See lahknevus tuleneb asjaolust, et vulkaaniline magma, mis tahkub kivimiks, kus teemandid leiti, ei loonud neid, vaid vedasid teemante vaid Maa vahevööst pind. Teemandid võivad tekkida ka kõrge rõhu ja temperatuuri tingimustes meteoriit löögid. Kokkupõrke ajal moodustunud teemandid võivad olla suhteliselt noored, kuid mõned meteoriidid sisaldavad tähe surma tagajärjel tekkinud stardust, mis võib sisaldada ka teemantkristalle. Teadaolevalt sisaldab üks selline meteoriit pisikesi teemante, mis on vanemad kui 5 miljardit aastat. Need teemandid on vanemad kui meie Päikesesüsteem.
Alustage süsinikust
Teemandi keemia mõistmine nõuab elemendi põhiteadmisi süsinik. Neutraalne süsinik aatom tuumas on kuus prootonit ja kuus neutronit, mida tasakaalustavad kuus elektroni. Süsiniku elektronkesta kestus on 1 s22 s22p2. Süsinikul on a valents neljast, kuna 2p orbitaali täitmiseks võib vastu võtta neli elektroni. Teemant koosneb korduvatest süsinikuaatomite ühikutest, mis on tugevaima keemilise sideme kaudu ühendatud nelja teise süsinikuaatomiga, kovalentsed sidemed. Iga süsinikuaatom on jäikus tetraeedrilises võrgus, kus see asub naaberüsiniku aatomitest võrdselt. Teemandi struktuuriüksus koosneb kaheksast aatomist, mis on põhimõtteliselt paigutatud kuubi. See võrk on väga stabiilne ja jäik, mistõttu on teemandid nii kõvad ja kõrge sulamistemperatuuriga.
Peaaegu kogu Maa süsinik pärineb tähtedest. Teemandi süsiniku isotoopse suhte uurimine võimaldab jälgida süsiniku ajalugu. Näiteks maakeral on suhe isotoobid süsinik-12 ja süsinik-13 erineb stardust pisut. Samuti sorteerivad teatud bioloogilised protsessid aktiivselt süsiniku isotoope massi järgi, seega erineb elusas olekus olnud süsiniku isotoopse suhe Maa või tähtede omast. Seetõttu on teada, et enamiku looduslike teemantide süsinik pärineb kõigepealt vahevööst, kuid mõnede teemantide süsinik on mikroorganismide ringlussevõetud süsinik, mille maakoored moodustavad teemantideks kaudu plaaditektoonika. Mõningad meteoriitide tekitatud teemandid pärinevad löögikohas saadavast süsinikust; mõned meteoriitide teemantkristallid on tähtedest endiselt värsked.
Kristallstruktuur
Teemandi kristallstruktuur on näokeskne kuup- või FCC-võre. Iga süsinikuaatom ühendab veel nelja süsinikuaatomit tavalistes tetraederites (kolmnurksed prismad). Tuginedes kuubikujulisele kujule ja selle aatomite ülimalt sümmeetrilisele paigutusele, võivad teemantkristallid kujuneda mitmeks erinevaks kujuks, mida nimetatakse kristallide harjumusteks. Kõige tavalisem kristallide harjumus on kaheksapoolne oktaeder või teemant. Teemantkristallid võivad moodustada ka kuubikuid, dodekaedreid ja nende kujundite kombinatsioone. Need struktuurid, välja arvatud kaks kuju, on kuubi kristallsüsteemi ilmingud. Üks erand on lame kuju, mida nimetatakse makulaks, mis on tegelikult komposiitkristall, ja teine erand on söövitatud kristallide klass, millel on ümardatud pinnad ja millel võib olla pikliku kujuga kuju. Päris teemantkristallidel ei ole täiesti siledaid külgi, kuid neil võib olla kolmnurksed kolmnurksed kasvajad, mida nimetatakse trigoonideks. Teemandid lõhustuvad ideaalselt neljas eri suunas, see tähendab, et teemant eraldub nendest suundadest korralikult, mitte aga sakilistena. Lõhustumisjooned tulenevad teemantkristallidest, mille oktaedrilise pinna tasapinnal on vähem keemilisi sidemeid kui teistes suundades. Teemantlõikurid kasutavad ära lõhestamise jooni vääriskivid.
Grafiit on vaid mõni elektronvolt stabiilsem kui teemant, kuid muundamise aktiveerimistõke nõuab peaaegu sama palju energiat kui kogu võre hävitamine ja selle ümberehitamine. Seega, kui teemant on moodustatud, ei pöördu see tagasi grafiidiks, kuna tõke on liiga kõrge. Teemante peetakse metastabiilseteks, kuna need on pigem kineetiliselt kui termodünaamiliselt stabiilsed. Teemandi moodustamiseks vajalikes kõrge rõhu ja temperatuuri tingimustes on selle vorm tegelikult rohkem stabiilne kui grafiit, ja nii võib miljonite aastate jooksul süsinikuladestus aeglaselt kristalliseeruda teemandid.