Os diamantes são realmente eternos?

Teoricamente, os diamantes duram para sempre. Quimicamente, eles não vão. Grafite é uma forma mais estável de carbono, então um diamante eventualmente se transformaria em grafite … mas há mais nesta história do que isso.

A origem da palavra “diamante” vem da palavra gregaadamas,que significa “invencível, invencível”. Descobertos pela primeira vez em algum momento do século 4 aC, alguns dos diamantes mais valiosos do mundo foram datados e foram formados de 100 milhões abilhõesde anos atrás. Para possuir esses diamantes eternos, os humanos recorreram a nada menos que a traição (ver: diamantes de sangue da África).Todo esse sangue e glória por uma rocha brilhante … que não é realmente invencível ou invencível.

Sim, os diamantes não são para sempre. Em vez disso, eles podem se transformar no objeto mundano mais legal imaginável – grafite. Sim, o mesmo grafite que você encontra em seu lápis.

Por outro lado, os diamantes podem simplesmente queimar até se transformar em dióxido de carbono.

Então, por que o diamante se transformaria em grafite ou queimaria? E quanto tempo pode realmente durar um diamante?

Os diamantes não são realmente para sempre.

(Alerta de spoiler: o diamante em sua aliança de casamento ficará bom, mas o diamante que você usa para cortar metal certamente não ficará bom.)

O diamante é um alótropo de carbono

Sozinho, o carbono é simplesmente carbono, um elemento com número atômico 6, e não é um metal.

No entanto, quando o carbono se liga a outros átomos de carbono, ele pode criar uma miríade de estruturas, cada uma com um conjunto único de propriedades. Essas diferentes formas são chamadas de alótropos.

Alótropos são uma especialidade de elementos não metálicos como carbono, silício e fósforo (que tem 6 alótropos).

O carbono, entretanto, tem uma grande quantidade de alótropos devido à sua valência. O carbono tem quatro elétrons disponíveis para compartilhar com outros elementos para criar compostos. Essa valência dá a ele uma flexibilidade única para se contorcer em diferentes estruturas quando ligado a outros átomos de carbono.

O diamante tem uma estrutura octaédrica, na qual cada átomo de carbono individual se liga a quatro outros átomos de carbono em uma espécie de estrutura piramidal de três lados.

Observe como as ligações de carbono superiores no diamante parecem uma pirâmide de três lados. (Crédito da foto: Inna Bigun / Shutterstock)

Outros alótropos de carbono formam folhas (grafite e grafeno), esferas (buckminsterfullereno) e até mesmo algumas nanoestruturas estranhas.

Grafite, não diamante, é o alótropo de carbono mais estável

Embora a estrutura tetraédrica do diamante o torne a substância mais dura conhecida pelo homem, não é a forma mais estável de carbono.

Esse título vai para o grafite.

Veja, o diamante é a estrutura metaestável do carbono. Metaestável em química significa que uma estrutura é mais ou menos estável sob certas condições, mas existe um estado ainda mais estável.

Uma analogia comum é pensar em uma bola rolando por um vale. O lugar mais estável para a bola seria no fundo do vale (como pode ser visto do vale mais profundo na imagem abaixo).

Agora, imagine que a bola fique presa em um poço menor (o vale menor no qual a bola pode ser vista).

A bola é estável no poço menor, mas como o poço é mais alto do que o fundo do vale, este não é seu estado mais estável. No entanto, a bola permanecerá lá, a menos que seja feito um trabalho para retirá-la do poço e colocá-la no fundo do vale.

Uma representação da estabilidade de produtos químicos.

Nosso diamante é como aquela bola no poço, enquanto o grafite é a bola no fundo do vale.

Em termos de química, o diamante é cineticamente estável porque está bem preso no poço, mas é termodinamicamente instável, porque existe a forma mais estável de grafite na qual ele pode se converter, dadas as condições certas.

Então, por que os diamantes não se convertem em grafite?

Então, se existe uma forma mais estável, por que todos os diamantes da Terra não se transformaram em grafite? Há duas razões para isso.

Primeiro, o diamante é estável na condição presente na Terra. Além disso, o grafite é apenas alguns eletronvolts mais estável do que o diamante (na Terra). A diferença na estabilidade do diamante e do grafite não é tão grande.

Em segundo lugar, a energia necessária para converter o diamante em grafite é grande.

Em outras palavras, a energia necessária para tirar o diamante do poço e descer até o fundo do vale, onde se transformará em grafite, é muito grande.

Químicos e geólogos já tentaram converter diamante em grafite no passado. Elesdescobriram queao comprimir um diamante com um penetrador (basicamente uma coisa pontiaguda para perfurar o diamante), a superfície do diamante em contato com o penetrador muda para grafite.

Se esmagar um diamante não é seu estilo, oscientistas também descobriramque baixa pressão e temperaturas muito altas (1.500 a 1.900 graus Celsius ou mais) funcionam. Adicione ferro à mistura e isso irá acelerar ainda mais o processo (chamado de grafitização).

Os diamantes também têm sua fraqueza

No entanto, não exponha os diamantes a altas pressões se quiser convertê-los em grafite. Os diamantes são mais estáveis ​​sob alta pressão do que o grafite, que é como eles são formados no manto da Terra (e até mesmo em alguns asteróides!). No entanto,sob certas condições, os diamantes podem se converter em grafite mesmo sob alta pressão.

Quanto tempo duram os diamantes?

Considerando o que explicamos acima, o diamante em seu anel de noivado ou na coroa da rainha da Inglaterra provavelmente durará para sempre.

No entanto, se você estiver usando o diamante como uma ferramenta para cortar ou moer coisas, especialmente coisas feitas de ferro, então preste atenção.

A parte do diamante em contato com o ferro (ou qualquer outra coisa que o diamante esteja cortando) pode ficar aquecida o suficiente para se converter em grafite. Se até mesmo pedacinhos do diamante se transformam em grafite toda vez que você corta algo, o diamante, eventualmente, se transformará completamente em grafite.

Ou você pode simplesmente queimar um diamante com apenas uma lupa e o sol.Duas pessoas, o naturalista Giuseppe Averani e o médico Cipriano Targioni de Florença, em 1694, fizeram exatamente isso. Eles pegaram uma lupa e focalizaram a luz do sol em um diamante – apenas para ver a pedra desaparecer diante de seus olhos!