Chắc hẳn bạn đã nghe đâu đó về việc kim cương có cấu trúc rất giống với than chì. Bí quyết để kim cương trở lên đặc biệt lung linh chính là nằm ở cấu trúc của nó. Trải qua hàng trăm năm dưới lòng đất, những viên kim cương thiên nhiên với cấu trúc hoàn hảo chính là món quà quý giá của tạo hóa dành tặng cho con người. Vậy cấu trúc của kim cương khác gì than chì mà lại đặc biệt đến vậy, cùng Tú An Moissanite & Diamond tìm hiểu ngay trong bài viết này nhé!
Than chì là gì?
Kim cương và than chì là các dạng thù hình khác nhau của Carbon. Thành phần chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh, hydro…Có thể nói một cách tương đối, công thức hóa học của than chì là C. Cấu trúc tinh thể của than chì thực sự có cấu trúc tương tự với cấu trúc cacbon bậc 3, trong đó mỗi nguyên tử cacbon trong lớp sẽ liên kết với ba nguyên tử cacbon khác. Sự xếp lớp này làm cho than chì trở nên phức tạp và không có cấu trúc tinh thể đơn giản như kim cương.
Do đó, than chì không có tính chất cơ học cứng chắc như kim cương, và điều này giải thích vì sao nó không được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tính chất cơ học mạnh mẽ như kim cương.
Dưới đây là một số ví dụ về các ứng dụng của than chì:
- Điện tử: Than chì được sử dụng trong các ứng dụng điện tử như các thiết bị cảm biến và đèn LED hữu cơ (OLED).
- Năng lượng mặt trời: Than chì có thể được sử dụng trong các thiết bị năng lượng mặt trời ứng dụng lớp chalcogenide (như CIGS hoặc CZTS) để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.
- Điện phân nước: Trong nghiên cứu và phát triển về năng lượng tái tạo, than chì được sử dụng trong các quá trình điện phân nước để tách nước thành khí oxy và khí hydrogen, tạo ra một nguồn năng lượng sạch.
- ….
Vậy kim cương và than chì liệu có giống hay khác nhau. Cùng tìm hiểu tiếp trong bài viết nhé.
Tìm hiểu về cấu trúc của kim cương
Kim cương tạo ra từ đâu? Chúng ta đều biết rằng kim cương tự nhiên được hình thành dưới lòng đất dưới áp suất và nhiệt độ khổng lồ.
Như chúng ta đều biết, kim cương được cấu tạo từ các phân tử Carbon. Công thức hóa học của kim cương là C. Trong đó, một nguyên tử cacbon của kim cương sẽ tương tác hóa học mạnh mẽ với bốn nguyên tử cacbon khác, tạo thành một cấu trúc tứ diện lập phương vững chắc. Các nguyên tử cacbon được lai hóa sp3 và độ dài liên kết nguyên tử cacbon-cacbon là tương đương. Kết quả cấu trúc phân tử kim cương là một mạng lưới ba chiều gồm các kết nối cộng hóa trị mạnh mẽ hình thành trong viên kim cương.
Kim cương có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ 3843 độ K và mật độ xấp xỉ 3,51 g/cm3. Nó được biết đến là một chất dẫn điện kém vì các electron hóa trị của nó bị mắc kẹt trong các liên kết cộng hóa trị CC sigma, ngăn cản chúng dẫn điện.
Các ứng dụng của kim cương
Không phải kim cương chỉ được dùng là trang sức. Trên thực tế theo các báo cáo, hơn 80% kim cương thiên nhiên khai thác được sử dụng vào mục đích khác ngoài làm trang sức. Dưới đây sẽ là một vài ứng dụng phổ biến nhất của kim cương:
- 20% kim cương thiên nhiên được khai thác trong lòng đất có đủ phẩm chất được chế tác thành những món trang sức kim cương sang trọng và đắt giá
- Kim cương là chất cứng nhất trên hành tinh, với nhiều cách sử dụng và ứng dụng khác nhau. Nó được sử dụng để chế tạo các công cụ mài, cắt, khoan và các công việc khác.
- Kim cương được sử dụng trong sản xuất dây tóc vonfram dùng trong bóng đèn.
- Phần lớn các bác sĩ phẫu thuật sử dụng kim cương như một công cụ có độ chính xác cao trong việc loại bỏ bệnh đục thủy tinh thể khỏi mắt.
Cấu trúc của kim cương khác gì với than chì
Để bạn có thể dễ dàng hình dung về sự khác biệt này, Tú An đã tổng hợp bảng so sánh sự khác biệt giữa kim cương và than chì dựa trên các tiêu chí quan trọng:
Kim cương Than chì Có cấu trúc tinh thể Có cấu trúc phân lớp Tạo ra từ phân tử tứ diện Cấu tạo hình học phẳng Trong kim cương, mỗi nguyên tử cacbon là sp3 lai hóa và được liên kết với bốn nguyên tử cacbon khác thông qua liên kết sigma. Trong than chì, mỗi nguyên tử cacbon là sp2l ai hóa và được liên kết với ba nguyên tử cacbon khác thông qua liên kết sigma trong khi điện tử thứ tư tạo thành một liên kết. Kim cương cách điện tốt Là một chất dẫn điện Thường là trong suốt, có thêm các nhân tố màu sắc rất nhỏ Màu đen hoặc tối màu Nó có một mạng lưới liên kết cộng hóa trị cứng nhắc và khó bị phá vỡ. Nó khá mềm và các lớp của nó có thể được tách ra một cách dễ dàng.
Lưu ý: Than chì và kim cương là các dạng thù hình của cacbon nhưng chúng không phải là đồng vị của nhau. Đồng vị là các dạng khác nhau của một nguyên tố có các tính chất vật lý khác nhau trong khi đồng vị là các nguyên tử của một nguyên tố có cùng số hiệu nguyên tử nhưng khối lượng nguyên tử khác nhau.
Vậy từ than chì có thể tạo ra kim cương được không?
Rất nhiều người cho rằng có thể tạo ra kim cương từ than chì và liệu có cách biến than chì thành kim cương hay không? Vậy thực sự có thể làm ra điều này không? Câu trả lời đó là có thể tạo ra kim cương từ than chì tuy nhiên bản chất, người ta tạo ra kim cương nhân tạo từ carbon. Có 2 phương pháp tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm phổ biến nhất là: Phương pháp HTHP và phương pháp bốc hơi lắng tụ.
Đây cũng chính là 2 phương pháp được sử dụng để làm nên loại kim cương nhân tạo được ưa chuộng nhất là Moissanite. Với phẩm chất không thua kém kim cương và mức giá hợp lý, đây được dự đoán sẽ trở thành loại kim cương của tương lai.
Kết luận
Trên đây là những chia sẻ của Tú An Moissanite về câu hỏi được nhiều người quan tâm đó là cấu trúc của kim cương. Hi vọng những thông tin mà chúng tôi chia sẻ hữu ích đối với bạn. Nếu như bạn đang quan tâm và tìm kiếm một chiếc nhẫn kim cương Moissanite hay bất cứ trang sức kim cương nào thì đừng bỏ lỡ những thiết kế trang sức kim cương trong bộ sưu tập Thu Đông 2022 của Tú An Moissanite & Diamond. Tin rằng những trang sức thời thượng và sang trọng của chúng tôi có thể làm hài lòng bạn ngay từ cái nhìn đầu tiên.
