सिंथेटिक हीरा

खनिज विज्ञान हमें बताता है कि ग्रेफाइट और हीरे दोनों में एक ही रासायनिक घटक होता है: कार्बन। उनकी अलग-अलग क्रिस्टल संरचना के कारण, ग्रेफाइट नरम होता है, जबकि हीरा कठोर होता है।

मैं आगे विस्तार से बताता हूं:

हीरे की संरचना एक चेहरा-केंद्रित घन व्यवस्था है जो टेट्राहेड्रल से बनी है, जहाँ प्रत्येक टेट्राहेड्रॉन का केंद्रीय कार्बन परमाणु चार कार्बन परमाणुओं के साथ एक मजबूत, सीधे संबंध में सहसंयोजक रूप से बंधा होता है। सहसंयोजक बंधों की संतृप्त और दिशात्मक प्रकृति के कारण, संरचना असाधारण रूप से मजबूत हो जाती है।

आगे स्पष्टीकरण हेतु:

हीरे के ढांचे की विशेषता एक चेहरा-केंद्रित घन जाली है जिसमें परस्पर जुड़े हुए टेट्राहेड्रा शामिल हैं। प्रत्येक टेट्राहेड्रॉन के भीतर, केंद्रीय कार्बन परमाणु कोनों पर चार आसपास के कार्बन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है।

सहसंयोजक बंधों के अंतर्निहित गुण, विशेषकर उनकी संतृप्ति और दिशात्मकता, इस व्यवस्था की चरम स्थिरता और मजबूती में योगदान करते हैं।

चित्र में ग्रेफाइट की क्रिस्टल संरचना दिखाई गई है, जहाँ कार्बन परमाणु समतल षटकोणीय परतों में व्यवस्थित हैं, समतल के भीतर कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी छोटी है और सहसंयोजक बंधों द्वारा बंधे हैं, जो मजबूत और दृढ़ हैं। आसन्न परतों में कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी बड़ी है, जो वैन डेर वाल्स बलों द्वारा बंधी हुई है, जिसके परिणामस्वरूप ग्रेफाइट की नरम बनावट होती है। इसलिए, ग्रेफाइट एक स्नेहक भी है।

कृत्रिम हीरे के उत्पादन का मूल सिद्धांत ग्रेफाइट की परतदार षट्कोणीय संरचना को हीरे की मुख-केंद्रित घन संरचना में बदलना है। सिंथेटिक हीरे लगभग 5.6 से 6 GPa दबाव और लगभग 1300 डिग्री के तापमान की स्थितियों के तहत ग्रेफाइट से परिवर्तित होते हैं।