الماس الصناعي

يخبرنا علم المعادن أن كلاً من الجرافيت والماس يشتركان في نفس المكون الكيميائي: الكربون. وبسبب اختلاف بنيتيهما البلوريتين، فإن الجرافيت ناعم، في حين أن الماس صلب.

دعني أشرح أكثر:

إن بنية الماس عبارة عن ترتيب مكعب مركزي الوجه يتكون من رباعي السطوح، حيث ترتبط ذرة الكربون المركزية في كل رباعي السطوح تساهميًا في اتصال مباشر قوي مع ذرات الكربون الأربع عند الرؤوس. ونظرًا للطبيعة المشبعة والاتجاهية للروابط التساهمية، فإن البنية تصبح قوية بشكل استثنائي.

وللتوضيح أكثر:

يتميز هيكل الماس بشبكة مكعبة مركزية الوجه تتكون من رباعيات السطوح المترابطة. داخل كل رباعي السطوح، تشكل ذرة الكربون المركزية روابط تساهمية مع ذرات الكربون الأربع المحيطة عند الزوايا.

تساهم الخصائص المتأصلة في الروابط التساهمية، وخاصة تشبعها واتجاهها، في الاستقرار الشديد وقوة هذا الترتيب.

يظهر في الشكل التركيب البلوري للجرافيت، حيث تترتب ذرات الكربون في طبقات سداسية مستوية، وتكون المسافة بين ذرات الكربون داخل المستوى صغيرة ومرتبطة بروابط تساهمية قوية وثابتة. وتكون المسافة بين ذرات الكربون في الطبقات المجاورة كبيرة، وترتبط بقوى فان دير فالس، مما ينتج عنه الملمس الناعم للجرافيت. لذلك، يعتبر الجرافيت أيضًا مادة تشحيم.

إن المبدأ الأساسي لإنتاج الماس الصناعي هو تغيير البنية السداسية الطبقية للجرافيت إلى بنية مكعبية مركزية الوجه للماس. يتم تحويل الماس الصناعي بالكامل من الجرافيت في ظل ظروف تتراوح بين حوالي 5.6 إلى 6 جيجاباسكال من الضغط ودرجات حرارة تبلغ حوالي 1300 درجة.