Diamanty - průmyslové versus přírodní Průmyslové diamanty mají podstatně delší historii a mnohem větší uplatnění než "diamanty z popelu a chlupů psa". Používané techniky výroby jsou však stejné.
Diamanty byly známy již v Indii před 3 000 lety. Jejich cena a jejich výjimečné vlastnosti (zejména tvrdost) lákala vědce k jejich umělé výrobě. I když by se zpočátku mohlo zdát, že takový postup má naději na úspěch asi jako přeměna olova na zlato chemickou cestou, po prozkoumání složení a struktury bylo jasné, že tento postup může být realizovatelný. Humphry Davy, britský chemik, byl první, kdo se pokusil přeměnit diamant na jinou formu uhlíku. Možná nebyl první, koho to napadlo, ale první, kdo si to mohl dovolit po finanční stránce - spalovat diamanty je přeci jen finančně nákladné experimentování. Ve svých experimentech soustředil na diamant sluneční světlo pomocí čoček a tímto jej zahříval v atmosféře čistého kyslíku. Zkoumáním výsledného produktu (oxid uhličitý) dospěl k závěru, že diamant je chemicky pouze uhlík. Později ukázal, že v inertní atmosféře je možné diamant přeměnit na grafit. Od těchto pokusů již nebylo daleko k myšlence proces otočit. Přeci jen vyrábět z diamantů náplně do tužek není moc užitečné ani finančně výnosné. Pokusů bylo provedeno mnoho, jeden z prvních provedl Ferdinand Frédéric Henri Moissan v roce 1893, přesto se procesu příliš nevěřilo, zejména z důvodu, že se špatně reprodukoval. V roce 1911 H. G. Wells publikoval krátkou povídku "The Diamond Maker". O průmyslové výrobě diamantů se zmiňuje již dříve i Karel Marx který proces okomentoval tak, že pokud se podaří zvládnout průmyslově, cena diamantů může klesnout na cenu cihel. V roce 1926 syntetizoval diamant Willard Hershey z McPherson College, která originál stále vlastní.
Průmyslová výroba v pravém slova smyslu má své počátky až v roce 1941, kdy na základě dohody společností General Electric, Norton a Carborundum dochází k důkladnějšímu studiu procesu. Metoda spočívala v zahřívání diamantů až na teplotu 3 000 °C při tlaku v řádu gigapascalů. Protože válka změnila priority i ve výzkumu, dochází k odkladu o dalších deset let.
Největším přínosem byl Percy Bridgman, který později obdržel Nobelovu cenu. Techniky výroby diamantů se označují jako HPHT - High Presure High Temperature (vysoký tlak, vysoká teplota) a označují původní metodu vyvinutou společností General Electric. Pro úplnost je třeba dodat, že technika HPHT není jediná pro přípravu syntetických diamantů. V roce 1974 je poprvé v Japonsku teoreticky popsána syntéza pomocí chemického procesu, označovaného jako CVD. Zde se jedná o syntézu při atmosférickém tlaku a teplotě "jen" 800 °C. Metoda kondenzace par na vhodném podkladu. V současné době se tímto způsobem podařilo vyrobit i největší syntetický diamant, který má hmotnost 10 karátů - 2 gramy.
Tlaky při výrobě diamantů atmosférický tlak 1 atmosféra (101 kPa)
šampaňské v lahvi - až 6 atmosfér (0,6 MPa)
stlačený plyn v lahvi 200-400 atm (20-40 MPa)
tlak při syntéze diamantů až 8 GPa
Využití syntetických diamantů
O diamant z důvodu jeho tvrdosti má zájem zejména průmysl obrábění. K tomu se používá jak diamantový prach, který vzniká jako odpad při obrábění přírodních diamantů, tak syntetický. Karát - není karát jako karát Váha diamantů se počítá v tzv. karátech, označovaných ct. Jedná se o 0,2 gramu. Pro úplnost je třeba dodat, že zcela jiný význam má karát u zlata. Zde se jedná o počet dvacetičtvrtin obsahu zlata. 18karátové zlato pak obsahuje 75 procent zlata, 24karátové zlato je pak čisté (ryzí) bez dalších příměsí.
Tvrdost
Diamant je nejtvrdší materiál, na Mohsově stupnici tvrdosti má hodnotu 10. Grafit v. diamant - svět kontrastů Na první pohled je rozezná každý. Grafit je černý, měkký, levný, vodivý - diamant je průzračný, tvrdý (vlastně nejtvrdší), elektricky nevodivý a může být i velmi drahý. Jaké jsou další rozdíly mezi grafitem a diamantem a co mají společného?
Chemické složení je zcela stejné, jedná se o uhlík. Spálením diamantu i uhlíku v kyslíku bychom dostali oxid uhličitý.
Zásadní rozdíl je v jejich struktuře. V grafitu jsou jednotlivé atomy poskládány ve formě vrstev. Tyto vrstvy jsou k sobě spojeny relativně slabou vazbou. Proto se mohou působením vnější síly snadno oddělit a je to i důvod, proč se grafitová tužka tak snadno otírá o papír. Grafit je možné také uměle vyrábět (překvapivě i z něčeho jiného než z diamantů) - nejčastěji z odpadů po zpracování ropy nebo sazí.
Struktura diamantu je zcela odlišná. Jedná se o velmi pevné uspořádání.
Roční těžba diamantů se odhaduje na cca 130 milionů karátů (tj. 26 tun), v celkové hodnotě 140 miliard korun. Polovina množství je vytěžena v Africe, mezi další významné producenty patří Kanada, Rusko, Brazílie, Indie. Dalších sto tun diamantů se ročně vytvoří synteticky.
Jedním z nedávných příspěvků k výrobě diamantů je jejich syntéza z tzv. fullerénů, což je jiná forma uhlíku. V těchto případech je také nutný vysoký tlak, ale teplota může být laboratorní.
