Les diamants
Le diamant est un minéral composé de carbone, dont il représente l'allotrope de haute pression, qui cristallise
dans le système cristallin cubique. C’est le plus dur (dureté Mohs de 10) de tous les matériaux naturels.
Ethymologie : Le mot est dérivé du grec αδαμας (adamas : « indomptable », d'adamastos : « inflexible,
inébranlable », qui a également donné « adamantin » et « adamant », ancien nom du diamant), qui désignait
initialement le métal le plus dur
Histoire [modifier]
La découverte en 1793 de sa composition, du carbone pur, par Antoine Lavoisier, a marqué le début de
l’épopée de sa synthèse. Cependant, il a fallu attendre le milieu du XXe siècle pour qu’enfin des chimistes
réussissent à le fabriquer. Dès lors, le diamant est devenu un matériau industriel dont la production annuelle
atteint aujourd’hui plus de 400 millions de carats, soit 80 tonnes.
Propriétés : Le diamant est une forme métastable du carbone dans les conditions de température et de
pression normales. Il brûle dès 500°C dans un courant d’air, mais s’il est maintenu à 1 100°C sous atmosphère
neutre, il se transforme en graphite.
Structure cristalline : Dans son état naturel, le diamant possède une structure dérivée de la structure cubique
à faces centrées, appelée structure type diamant où en plus des atomes au coins du cube et au centre de chaque
face, quatre des huit sites tétraédrique sont occupés, ce qui donne finalement huit atomes par maille
élémentaire (contre 4 pour une structure cfc classique), et fait que chaque atome de carbone a quatre voisins.
Propriétés physiques : Sa masse molaire est de 12,02 g·mol-1, sa masse volumique mesurée est de 3 520
kg/m3.
Dans l’édifice cristallin du diamant, les liaisons entre atomes de carbones résultent de la mise en commun des
électrons de la couche périphérique afin de former des couches saturées. Chaque atome de carbone est ainsi
associé de façon tétraédrique à ses quatre voisins les plus proches (hybridation sp3 du carbone), et complète
ainsi sa couche extérieure. Ces liaisons covalentes, fortes et donc difficiles à casser, couvrent tout le
cristal, d’où son incroyable dureté.
La conductivité électrique est basse, car les électrons ne se regroupent pas comme dans un métal : ils restent
liés aux atomes et ne peuvent pas, par exemple sous l’action d’un champ électrique extérieur, former un nuage
électronique qui transporterait le courant de façon continue. En d’autres termes, le diamant est un très bon
isolant. Néanmoins, il fait l’objet d’études en tant que semi-conducteur à large bande pour l’électronique de
puissance.
La conductivité thermique du diamant est exceptionnelle, ce qui explique pourquoi il paraît si froid au
toucher. Ce minéral est, de loin, le meilleur conducteur connu de la chaleur. Dans un cristal isolant électrique
comme le diamant, la conductivité thermique est assurée par les vibrations cohérentes des atomes du réseau
Formation : Les diamants sont constitués de carbone. Ils se forment lorsque ce dernier se trouve dans des
conditions de température et de pression très élevées, entre 1 100 °C et 1 400 °C pour la température, et entre
4,5 GPa et 6 GPa pour la pression, ce qui correspond à des profondeurs d'environ 180 km dans le manteau
terrestre. Les impuretés telles que l'azote, le soufre ou des métaux peuvent colorer le diamant.
Les diamants naturels sont composés de carbone qui se trouvait dans le manteau depuis la formation de la
Terre, mais certains sont constitués de carbone provenant d'organismes, tels que des algues. C'est ce que
révèle la composition isotopique du carbone [1]. Ce carbone organique a été enfoui jusqu'au manteau terrestre
par le mouvement des plaques tectoniques, dans les zones de subduction.
La nature minéralogique des inclusions, leur contenu en élement trace et la composition isotopique (Carbone
et Azote) des diamants eux-mêmes sont de précieux indices pour comprendre la genèse de ce minéral. Tout
porte à croire que la croissance des diamants dans le manteau lithosphérique ne résulte pas d'une
transformation directe à partir du graphite mais impliquerait plutôt l'entremise d'un fluide COH (fluide aqueux
contenant du carbone dans une forme moléculaire non spécifiée : CH4, CO, CO2) ou d'un magma carbonaté
(carbonatite). Le mode de cristallisation des diamants issus du manteau inférieur est bien moins contraint. Les
caractéristiques en éléments en traces des inclusions de pérovskites calciques dans ces diamants suggèrent à
certains auteurs une croissance associée à la présence de croûte océanique, dans une zone du manteau où elle
pourrait effectivement s'accumule