Le proprietà del diamante
la scienza dietro la pietra più straordinaria del mondo
Carbonio puro cristallizzato, la pietra più dura conosciuta, il miglior conduttore termico naturale, un indice di rifrazione di 2,42. Ogni superlativo del diamante discende di una sola architettura atomica. Questa guida la spiega.
La cristallografia del diamante
Il diamante cristallizza nel sistema cubico — la forma più simmetrica che esista in mineralogia. Ogni atomo di carbonio vi è legato a quattro atomi vicini da legami covalenti di lunghezza identica (1,54 Å), formando un reticolo tetraedrico perfetto. È precisamente questa architettura atomica a conferire al diamante la sua durezza fuori dal comune.
La forma naturale più comune è l'ottaedro — due piramidi accostate base contro base. Si trovano anche cubi, dodecaedri e forme combinate. I cristalli più puri presentano facce lisce e brillanti ancora prima di ogni taglio.
L'energia di legame carbonio-carbonio raggiunge 711 kJ/mol, e il punto di fusione 3 550 °C. Nessun'altra struttura minerale naturale raggiunge questa combinazione.
La scala di Mohs, e ciò che non dice
| Grado | Minerale | Esempio quotidiano | Rapporto di durezza |
|---|---|---|---|
| 1 | Talco | Si riga con l'unghia | 1× |
| 3 | Calcite | Gesso, marmo | 9× |
| 5 | Apatite | Smalto dentale | 100× |
| 6 | Ortoclasio | Vetro comune | 300× |
| 7 | Quarzo | Sabbia, granito | 1 000× |
| 9 | Corindone | Rubino, zaffiro | 10 000× |
| 10 | Diamante | Solo al grado 10 | circa 40 000× |
La scala di Mohs è ordinale, non lineare : lo scarto tra 9 e 10 è quattro volte quello tra 1 e 9. Friedrich Mohs la concepì nel 1812 ; nessun minerale naturale può rigare il diamante, solo un altro diamante lo può.
Il miglior conduttore termico naturale
Il diamante conduce il calore a 2 000 W/m·K — cinque volte meglio del rame (390) e più di mille volte meglio del vetro. Toccare un diamante con il dito provoca dunque una sensazione di freddo intensa e immediata : è un test tradizionale di autenticità, e il principio del tester termico che ogni gioielliere possiede.
Questa proprietà è oggi sfruttata nell'elettronica ad alte prestazioni : substrati di diamante sintetico dissipano il calore dei chip là dove nessun altro materiale ci riesce.
Argento 429, rame 390, alluminio 237, acciaio 50 : la scala dice da sola perché il diamante resti insostituibile.
Rifrazione e fuoco
| Materiale | Indice di rifrazione | Conseguenza |
|---|---|---|
| Diamante | 2,42 | Angolo critico 24,4° : riflessione totale su un ampio intervallo d'angoli |
| Moissanite | 2,18 | Molto brillante, ma birifrangente : gli spigoli si sdoppiano |
| Zircone | 2,17 | Brillante, ma densità 4,7 e birifrangenza forte |
| Ossido di zirconio | 2,09 | L'imitazione più convincente a occhio nudo |
| Zaffiro | 1,77 | Lucentezza viva ma nessun fuoco comparabile |
| Vetro | 1,52 | Spento : la luce lo attraversa invece di tornare |
Il diamante è isotropo : al contrario della calcite o del quarzo non presenta doppia rifrazione. Un'immagine vista attraverso un diamante resta unica e netta — un test semplice per separarlo da molte imitazioni. La dispersione di 0,044 scompone la luce bianca nei colori dello spettro : è il fuoco.
Ciò che queste proprietà cambiano per chi porta un diamante
Durezza non significa indistruttibilità
Il diamante non si riga, ma possiede piani di sfaldatura ottaedrici : un urto ben orientato lo fende. È così che lo si taglia — e così che lo si rompe.
Il freddo al tatto è un vero test
La conducibilità termica di 2 000 W/m·K rende la pietra sensibilmente fredda al contatto e le impedisce di appannarsi al fiato. Il tester termico non fa che misurare questo.
Il diamante attira il grasso
La sua superficie è lipofila : il sebo delle dita vi aderisce e spegne la brillantezza in pochi giorni. È la ragione per cui un diamante ha bisogno di essere pulito molto più spesso di quanto si creda.
Trasparente ai raggi X
Il carbonio puro lascia passare i raggi X, cosa che nessuna imitazione fa. È il principio delle macchine di cernita che separano il diamante dalla ghiaia nelle miniere.
Brucia a 850 °C
A contatto con l'ossigeno il diamante si ossida in anidride carbonica. Un cannello di gioielliere può quindi distruggerlo : va sempre segnalata la sua presenza prima di qualsiasi lavoro a caldo su una montatura.
Domande sulle proprietà del diamante
Il diamante è indistruttibile ?
No. È il più duro — nulla lo riga — ma non il più tenace : i suoi piani di sfaldatura ottaedrici cedono a un urto ben orientato. La giada, molto meno dura, è ben più difficile da spezzare.
Perché un diamante sembra freddo ?
Per la sua conducibilità termica di 2 000 W/m·K, la più alta di ogni materiale naturale : evacua istantaneamente il calore del dito. È il principio del tester termico dei gioiellieri.
Da dove viene il fuoco del diamante ?
Dalla dispersione di 0,044 : l'indice di rifrazione varia secondo la lunghezza d'onda, quindi la luce bianca si scompone nei colori dello spettro. Il taglio non fa che organizzare questo fenomeno.
Perché il mio diamante è spento ?
Quasi sempre per il grasso. La superficie del diamante è lipofila : il sebo vi aderisce e forma una pellicola che diffonde la luce invece di lasciarla entrare. Acqua tiepida saponata e spazzolino morbido bastano a restituirgli lo splendore.