Les pierres du diamant

Le diamant (\dja.mã) est l'allotrope de haute pression du carbone, métastable à basses température et pression. Moins stable que le graphite et la lonsdaléite qui sont les deux autres formes de cristallisation du carbone, sa renommée en tant que minéral lui vient de ses propriétés physiques et des fortes liaisons covalentes entre ses atomes arrangés selon un système cristallin cubique. En particulier, le diamant est le matériau naturel le plus dur (avec l'indice maximal (10) sur l'échelle de Mohs) et il possède une très forte conductivité thermique. Ses propriétés font que le diamant trouve de nombreuses applications dans l'industrie comme outils de coupe et d'usinage, dans les sciences comme bistouris ou enclumes à diamant et dans la joaillerie pour ses propriétés optiques.

La majorité des diamants naturels se sont formés dans des conditions de très hautes température et pression à des profondeurs de 140 à 190 kilomètres dans le manteau terrestre. Leur croissance nécessite de 1 à 3,3 milliards d'années (entre 25 et 75 % de l'âge de la Terre). Les diamants sont remontés à la surface par le magma d'éruptions volcaniques profondes qui refroidit pour former une roche volcanique contenant les diamants, les kimberlites et les lamproïtes.
Propriétés
Le diamant est une forme métastable du carbone dans les conditions de température et de pression normales. La masse molaire du diamant est de 12,02 g mol−1, sa masse volumique mesurée est de 3 520 kg/m3.

Au dessus d'une température de 1700°C dans une atmosphère neutre sans oxygène le diamant se transforme en graphite. Dans l'air sa transformation débute à ~700°C. Son point d'ignition est situé entre 720 et 800°C dans l'oxygène et entre 850 et 1000°C dans l'air37.

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 sa très grande dureté.

La forme liquide du diamant aurait la particularité comme l'eau d'être plus dense que la forme solide d'après un article paru dans la revue Nature Physics. Les conditions pour la phase liquide pourraient être réunies sur Uranus et Neptune38.
Structure cristalline
Dans son état naturel, le diamant possède une structure dérivée de la structure cubique à faces centrées (cfc), appelée structure type diamant où en plus des atomes aux sommets du cube et au centre de chaque face, quatre des huit sites tétraédriques définis par une telle structure sont occupés, ce qui donne finalement huit atomes par maille (contre 4 pour une structure cfc classique), et fait que chaque atome de carbone a quatre voisins.

Cette structure est notée A4 en notation Strukturbericht. Son groupe d'espace est Fd3m (no 227 dans les tables internationales), son symbole de Pearson est {\displaystyle cF8,} cF8,. Son paramètre de maille est a = 0,3566 nm. Le volume d'une maille est de 0,04537 nm3, la densité théorique est de 3,517.

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