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Scienze – Non così diversi: il diamante e la matita

Quali caratteristiche hanno in comune una comune matita e un prezioso diamante anche se sembrano così diversi tra loro?

A prima vista non potrebbero esistere materiali più diversi tra loro di un diamante e una matita, eppure in realtà esiste qualcosa che li accomuna: l’elemento di cui sono composti. Il diamante è uno dei materiali più ricercati e preziosi al mondo, soprattutto nel campo degli oggetti di lusso così come nell’industria, grazie alla sua incredibile limpidezza ma anche per le sue proprietà intrinseche. La matita, invece, è un oggetto piuttosto comune che non gode della stessa ammirazione. In realtà il diamante e la grafite (ovvero la mina delle matite) sono due elementi composti dallo stesso elemento: il Carbonio.  

Diverse forme geometriche, diverse proprietà

Quello che li rende diversi è semplicemente il modo in cui gli atomi di carbonio si dispongono a livello microscopico, ovvero la loro forma geometrica. All’interno di quasi ogni materiale, gli atomi e le molecole si sistemano infatti in posizioni specifiche formando quello che viene chiamato reticolo cristallino. Nel caso del diamante e della grafite, si parla di forme allotropiche (stessi elementi chimici ma disposti in forme diverse). 

Gli atomi di carbonio che compongono il diamante si dispongono lungo i quattro vertici di un tetraedro e tutti gli elettroni sono impiegati a formare gli stessi legami chimici. L’energia per rompere tali legami, ovvero la forza esistente tra gli atomi, risulta essere molto elevata. Il diamante presenta infatti una straordinaria durezza e un’elevata temperatura di fusione che lo pone al primo posto della scala di Rosiwal impiegata per misurare la durezza di un minerale. 

Al contrario, nella grafite, gli atomi di carbonio sono disposti in strati di anelli esagonali che formano lo stesso legame. Tra i vari livelli, invece, gli atomi di carbonio formano un legame molto debole nella direzione perpendicolare ed è questo il motivo principale per cui la mina della matita si sfalda molto facilmente. 

Trasformare la grafite in diamante: è possibile?

Viene naturale chiedersi se è possibile trasformare la grafite in diamante. In teoria è possibile. Gli atomi di carbonio della grafite semplicemente non hanno ricevuto la pressione e il calore necessario a comprimersi ulteriormente e disporsi nella forma richiesta per creare il diamante. Questo processo può avvenire in modo naturale all’interno del mantello terrestre dove è possibile raggiungere valori estremi di pressione e temperatura.  Grazie poi ai movimenti tellurici che avvengono nel corso dei millenni, il diamante può riaffiorare nella crosta terrestre. È quindi la peculiarità della sua forma geometrica a conferire robustezza e unicità al diamante. 

© IL QUOTIDIANO ONLINE 2021 RIPRODUZIONE RISERVATA

di Marianna Fusco

Una mente scientifica e un'anima letteraria, affascinata da qualsiasi cosa abbia una storia da raccontare. Curerà la rubrica “Reticoli di Idee”

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