Công thức hóa học của kim cương là gì? Giải đáp chi tiết

Kim cương là một loại đá quý hiếm với vẻ đẹp độc đáo và có giá trị vô cùng đắt đỏ. Vậy công thức hóa học của kim cương là gì? Các tính chất nổi bật của kim cương? Hãy cùng Cao Hùng Diamond theo dõi các chi tiết xoay quanh vấn đề về kim cương ở bài viết dưới đây nhé!

Sơ lược sự hình thành của kim cương

Kim cương được hình thành sâu trong lòng đất với những khoáng vật có chứa Carbon, ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Ngoài ra, mọi nơi đều có thể chứa kim cương bởi vì ở độ sâu lý tưởng sẽ tồn tại áp suất lớn và nhiệt độ cao để tạo thành kim cương.

Đối với những vùng lục địa, kim cương được hình thành ở độ sâu khoảng 150km (tương đương với 90 dặm), áp suất 5 gigapascal và nhiệt độ khoảng 12000 độ C (2200 độ F).

Ngoài ra, đối với môi trường đại dương thì quá trình hình thành của kim cương xảy ra ở các vùng sâu hơn do nhiệt độ cần cao hơn và áp suất cũng lớn hơn. Khi nhiệt độ và áp suất giảm dần xuống thì những viên kim cương cũng sẽ lớn hơn bình thường.

Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu về kim cương ở nhiều mặt khác nhau. Đặc biệt là nghiên cứu tỉ lệ các đồng vị giống như phương pháp xác định niên đại của lịch sử. Carbon trong kim cương có nguồn gốc từ nguồn vô cơ (có sẵn ở lớp trung gian Trái Đất và hữu cơ).

Công thức hóa học của kim cương

Công thức hóa học của kim cương có cấu tạo đơn giản từ nguyên tử C (Carbon). Ở tự nhiên, các nguyên tử Carbon hình thành kim cương đều có trong Carbonate và thực vật.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là kim cương chỉ chứa một nguyên tử cacbon duy nhất. Thay vào đó, mỗi nguyên tử cacbon trong kim cương được liên kết với bốn nguyên tử cacbon khác theo cấu trúc lập phương tâm diện (FCC). Cấu trúc này tạo nên độ cứng và độ bền vượt trội cho kim cương, khiến nó trở thành vật liệu tự nhiên cứng nhất được biết đến.

Ngoài ra, kim cương cũng có thể chứa một lượng nhỏ tạp chất, chẳng hạn như nitơ, silic, lưu huỳnh… Những tạp chất này có thể ảnh hưởng đến màu sắc, độ trong và các tính chất khác của kim cương.

Ngoài ra, khi bị vùi lấp trong các lớp địa chất có đủ các điều kiện về nhiệt độ và áp suất thì chúng biến thành các tạp chất như than bùn, than, than chì, than đá… Khi đó, Carbon sẽ bị nén khít với nhau tạo thành kim cương trong hệ tinh thể lập phương.

Cấu trúc tinh thể kim cương

Dựa theo nghiên cứu của các nhà khoa học, tinh thể kim cương có cấu trúc lập phương nên chúng có tính đối xứng cao và chứa những nguyên tử Carbon bậc 4.

Ngoài ra, do mật độ các nguyên tử tương đối cao nên kim cương có cấu trúc rất chặt chẽ (độ cứng lên đến 10 Mohs). Đây là độ cứng đứng đầu trong các loại đá quý tự nhiên lẫn nhân tạo.

Trong tự nhiên, Carbon để hình thành kim cương chủ yếu nằm trong Carbonate và thực vật. Chính vì thế, khi bị vùi lấp trong quá trình địa chất thì chúng sẽ biến thành than chì, than bùn, than đá…

Khi môi trường hội đủ áp suất và nhiệt độ, các nguyên tử Carbon được nén khít với nhau tạo thành kim cương trong hệ tinh thể lập phương.

Tính chất của kim cương

Vời những đặc điểm nguồn gốc, cấu trúc tinh thể và công thức hóa học như trên, kim cương sẽ có các tính chất nổi bật như sau:

Tính chất vật lý

Độ cứng: Kim cương là vật cứng nhất được tìm thấy trong nhân tạo và tự nhiên với độ cứng là 10/10 trong thang độ cứng Mohs cho các khoáng vật. Điều này được biết đến từ rất lâu – đây chính là nguồn gốc của tên gọi kim cương (kim loại cứng).

Độ giòn: Từ trước đến nay, độ giòn của những viên kim cương chỉ đạt ngưỡng trung bình vì cấu trúc tinh thể của kim cương không chống chịu tốt và dễ bị phá vỡ. Chính vì vậy, kim cương có thể bị vỡ trong quá trình sử dụng.

Màu sắc: Kim cương có rất nhiều màu sắc như xanh, tía, hồng, vàng…Ngoài ra, kim cương thiên nhiên thường bị lẫn tạp chất và chính những tạp chất ấy tạo lên màu sắc rực rỡ vốn có của chúng. Đặc biệt, Nitơ chính là nguyên nhân dẫn đến kim cương có nhiều màu sắc khác nhau.

Độ bền nhiệt độ: Dưới áp suất khí quyển 1atm, kim cương không ổn định, có tính chất giống như than chì và rất có thể bị phân hủy. Thông thường, kim cương cháy ở khoảng 800°C trong điều kiện có đủ oxy.

Với áp suất và nhiệt độ bình thường thì kim cương chỉ có thể bị biến thành than chì sau một thời gian. Khoảng thời gian này bằng khoảng thời gian để vũ trụ hình thành cho tới nay (khoảng 15 tỷ năm).

Tính quang học

Sở dĩ kim cương có khả năng tán sắc tốt vì có chiết suất biến đổi nhanh với bước sóng ánh sáng. Điều này giúp kim cương biến những tia sáng trắng thành nhiều tia sáng màu khác nhau, tạo nên sức hấp dẫn riêng của trang sức kim cương.

Kim cương có chiết suất cao khoảng 2.417 (lớn gấp 1.5 lần chiết suất của thủy tinh) Ngoài ra, đặc trưng cho cách ánh sáng tác động lên một viên kim cương thường được miêu tả là Adamantine.

Giải đáp: Độ phát quang của kim cương là gì?

Tính dẫn điện

Trừ kim cương xanh dương thì mọi kim cương điều là chất cách điện cực kỳ tốt. Bởi vì trong kim cương xanh chứa nhiều loại tập chất dẫn điện còn các loại kim cương khác thì không.

Mặt khác, một số kim cương xanh dương được tìm thấy ở Úc lại không dẫn điện được vì trong thành phần cấu tạo không có chứa tạp chất dẫn điện.

Tính dẫn nhiệt

Kim cương có các cấu trúc tinh thể được liên kết tương đối chặt chẽ với nhau, do đó khả năng dẫn điện gần như là hoàn hảo.

Trên đây là tất cả các thông tin về công thức hóa học của kim cương mà Cao Hùng Diamond muốn gửi đến bạn. Nếu có thắc mắc gì liên quan đến đá quý hay các loại kim cương khác cần giải đáp thì hãy liên hệ ngay với Cao Hùng Diamond nhé!

Tham khảo thêm: Cấu trúc của kim cương và than chì khác nhau thế nào?