Diamant - Définition

Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

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 (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) neutre, il se transforme en graphite (Le graphite est un minéral qui est, avec le diamant, la lonsdaléite et la chaoite, l'un...).

Structure cristalline (La structure cristalline (ou structure d'un cristal) est complètement décrite par les...)

Maille élémentaire d'un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) de diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la...)
Projection stéréographique (La projection stéréographique est une méthode permettant de représenter une...) de la figure de pôles de la structure cristalline du diamant selon l'axe [111] qui démontre sa symétrie (De manière générale le terme symétrie renvoie à l'existence, dans une...) au long de la diagonale (On appelle diagonale d'un polygone tout segment reliant deux sommets non consécutifs (non...) d'espace du cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....) élémentaire

Dans son état naturel, le diamant possède une structure dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la...) 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 (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) a quatre voisins.

Cette structure est notée A4 en notation Strukturbericht. Son groupe d'espace est \mathrm{Fd\bar{3}m} (n°227), son symbole de Pearson est cF8. Son paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) de maille est :

a = 3,566 7 Å

Le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) d'une maille est de 45,37 Å3, la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) théorique est de 3,517.

Propriétés physiques

Sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) molaire est de 12,02 g·mol-1, sa masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) 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 (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) 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 tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) le cristal, d'où sa très grande dureté (Il existe différentes définitions de la dureté : pour un solide (minéral ou métal) et...).

La forme liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) du diamant aurait la particularité comme l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) d'être plus dense que la forme solide d'après un article paru dans la revue Nature Physics. Les conditions pour la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) liquide pourraient être réunis sur Uranus et Neptune.

La conductivité électrique (La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se...) 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 (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...) extérieur, former un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) électronique qui transporterait le courant de façon continue. En d'autres termes, le diamant est un très bon isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes....). Néanmoins, il fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'études en tant que semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un...) à large bande pour l'électronique de puissance (L'électronique de puissance est l'une des branches de l'électrotechnique, elle concerne les...).

La conductivité thermique (La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des...) du diamant est exceptionnelle, ce qui explique pourquoi il paraît si froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) au toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal,...). Ce minéral (Un minéral est une substance normalement inorganique, plus rarement organique, formée...) est, de loin, le meilleur conducteur connu de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...). Dans un cristal isolant électrique comme le diamant, la conductivité thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) est assurée par les vibrations cohérentes des atomes de la structure. Des valeurs de 2 500 W/(m·K) ont été mesurées, que l'on peut comparer aux 401 W/(m·K) du cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) et aux 429 W/(m·K) de l'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...). Cette propriété en fait un candidat comme substrat pour le refroidissement des semi-conducteurs.

Enfin, le coefficient de dilatation (Les coefficients de dilatation mesurent l'augmentation relative de volume d'un système lorsque...) du diamant, lié aux propriétés des vibrations de la structure de ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...), est très faible. Pour le diamant pur, l'accroissement relatif de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) par degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines...) est d'environ un millionième à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ambiante, que l'on peut comparer aux 1,2 millionièmes de l'Invar (L'Invar est un alliage de fer (64 %) et de nickel (36 %) dont la propriété...), alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments...) constitué de 64 % de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) et de 36 % de nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.), qui est réputé pour sa très faible dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...). Le fer est très loin derrière, avec 11,7 millionièmes.

Propriétés optiques

Le diamant est transparent, translucide ou opaque ; son indice de réfraction (L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de...) est particulièrement élevé, et varie en fonction de la longueur d'onde : ce sont ces propriétés qui lui donnent son éclat caractéristique, « adamantin ». Cet indice est de 2,407 pour la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) (687 nm), 2,417 pour la lumière jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...) (589 nm), 2,426 pour la lumière verte (527 nm) et 2,451 pour la lumière violette (431 nm).

Page générée en 0.126 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
A propos - Informations légales | Partenaire: HD-Numérique
Version anglaise | Version allemande | Version espagnole | Version portugaise