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DIAMANTE E GRAFITE
Il diamante e la grafite hanno identica composizione chimica (sono formati solo da atomi di carbonio) ma pre- sentano delle caratteristiche fisiche e chimiche diverse tra loro. In mineralogia, rappresentano un classico esem- pio di polimorfismo, ossia la possibilità che una stessa sostanza si presenti in forme cristalline differenti.
Il motivo di questa diversità sta nel modo in cui gli atomi di carbonio sono disposti nello spazio, tali da formare reticoli cristallini totalmente distinti.
Nel diamante, infatti, gli atomi di carbonio sono legati tra loro utilizzando la conformazione degli orbitali ibri- di sp3 (orbitali degeneri) a forma di tetraedro.
C C C
C C C C C C
Il diamante ha quindi un reticolo cristallino cubico in cui gli atomi di carbonio sono molto vicini tra loro e ognuno di essi si lega con legame covalente ad altri 4 atomi formando una rigida struttura continua e tridimen- sionale costituita da tanti tetraedri.
Ciò spiega la durezza del diamante, la straordinaria forza e resistenza alla compressione. La durezza del cristallo di diamante, misurata nella scala Mohs, è pari a 10, che indica la “non graffiabilità” di questo materiale a contatto con qualsiasi altro composto solido.
La sua struttura permette un’eccellente trasmissione del calore (cinque volte il rame) e del suono, ma non con- sente il passaggio di elettroni al suo interno (è un perfetto isolante elettrico).
Ha una notevole inerzia chimica (vale a dire decade in forma di grafite in decine di migliaia di anni) e presenta una notevole trasmissività ottica (capacità di far passare e disperdere la luce).
Nella grafite, invece, gli atomi di carbonio sono disposti su dei piani sovrapposti formati ciascuno da reticoli esagonali legati tra di loro. Ogni piano è unito al soprastante e al sottostante da deboli legami chimici (forze di Van der Waals) che spiegano la facilità con cui il minerale si sbriciola dividendosi in foglietti.
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Forze
di Van der Waals
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Come si può vedere dal disegno gli atomi di carbonio sono legati tra loro con orbitali ibridi di tipo sp2, forman- do quindi dei doppi legami che danno al cristallo una struttura composta da tanti piani paralleli, con uno spazio vuoto al centro (come una millefoglie).
A differenza del diamante, la grafite può essere usata come un lubrificante o per fare matite perché gli strati si sfaldano prontamente. È morbida e scivolosa, e la sua durezza è inferiore a 1 su scala Mohs.
La struttura planare della grafite permette agli elettroni di muoversi agevolmente all’interno dei piani e ciò con- sente di condurre bene elettricità e calore. Inoltre, ha una grande capacità di assorbimento della luce e per tale ragione, a differenza del diamante, appare di colore nero.
Va detto però che, anche se il diamante è più prezioso, la grafite presenta la forma più stabile dal punto di vista termodinamico per cui il primo tende a trasformarsi in grafite. Questo però ai nostri occhi non avviene perché è un processo che richiede migliaia di anni.
