Les diamants proviennent-ils vraiment du charbon?

Superman nous a menti. Au fil des années, d'innombrables bandes dessinées, émissions de télévision et films Superman ont montré les légendaires kryptoniens écrasant des amas de charbon entre les paumes de sa main pour les transformer en diamants brillants et étincelants. C'est un excellent point d'intrigue, mais voici la vérité: cela ne fonctionnerait jamais.

Il est cependant facile de voir d'où vient l'idée. Les diamants et le charbon sont tous deux, à leur base, des formes différentes de l'élément carbone (C sur le tableau périodique). Et oui, la pression est un élément clé de ce qui transforme les formes de vie à base de carbone en décomposition comme les plantes en charbon, ainsi que ce qui transforme le carbone en diamants. Mais la réalité est juste un peu plus complexe que la super-force de Superman.

Tout d'abord, regardons les compositions chimiques de ces deux formes de carbone. Les diamants sont essentiellement du carbone pur formé en une structure cristalline. Les diamants de couleur plus rares contiennent des impuretés mineures (le bore, par exemple, rend les diamants bleus, tandis que l'azote les rend jaunes), mais ces impuretés existent à l'échelle d'un seul atome sur un million.

Le charbon est aussi principalement du carbone, mais il n'est guère pur. Le charbon comprend également de nombreuses autres substances, dont l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le soufre, l'arsenic, le sélénium et le mercure. Selon le type de charbon et sa source, il contiendra également divers niveaux de matières organiques - le charbon provient de plantes en décomposition, de champignons et même de bactéries - ainsi que de l'humidité. Ces impuretés empêchent à elles seules la transformation du charbon en diamants. (Les impuretés expliquent également pourquoi la combustion du charbon produit des gaz à effet de serre et contribue aux pluies acides et à d'autres problèmes environnementaux et pourquoi l'extraction du charbon est si destructrice pour l'environnement.)

Au-delà de cela, le carbone nécessite beaucoup plus que de la pression pour devenir un diamant. Il nécessite également d'énormes quantités de chaleur. En fait, les diamants nécessitent une combinaison de chaleur (milliers de degrés) et de pression (130 000 atmosphères) qui ne se trouvent généralement qu'à environ 90 à 100 miles sous la surface de la Terre, profondément dans le manteau. Cette chaleur et cette pression fonctionnent ensemble pour permettre au carbone de se former dans la structure cristalline cristalline que nous connaissons si bien. Lorsqu'il est présenté avec cette chaleur et cette pression, chaque atome de carbone se lie à quatre autres atomes dans ce que l'on appelle une unité tétraédrique. Cette forte liaison moléculaire fournit aux diamants non seulement leur structure mais aussi leur dureté classique. Cette liaison ne serait pas possible si les impuretés étaient présentes à un niveau autre que superficiel.

Si les diamants se forment si loin sous la surface de la terre, comment finissent-ils sur nos doigts? Le processus a commencé il y a des millions voire des centaines de millions d'années lorsque des éruptions volcaniques ont rapproché les diamants de la surface. L'érosion, les changements géologiques, les ruisseaux et d'autres processus les ont ensuite dispersés plus loin de leurs sites d'éruption d'origine.

Quelques diamants proviennent de sources légèrement différentes. La tectonique océanique des grands fonds a été liée à la création de diamants particulièrement petits. Les frappes d'astéroïdes peuvent en avoir créé d'autres, car des diamants de taille millimétrique ont été trouvés dans certains cratères. Ces deux processus impliquaient probablement du calcaire, du marbre ou de la dolomite plutôt que du charbon, selon Hobart King sur Geology.com.

Soit dit en passant, les diamants ne sont pas un phénomène lié à la Terre. King souligne également que certains diamants à l'échelle nanométrique ont été trouvés à l'intérieur de météorites. Mais il n'y a pas de charbon dans l'espace, donc encore une fois ces minuscules diamants ont probablement été formés par du carbone pur.

Donc non, il s'avère que le charbon ne peut pas être transformé en diamants. C'est peut-être pourquoi le Père Noël laisse des morceaux de charbon pour les mauvais petits garçons et filles. A moins que le Père Noël n'existe pas non plus? Non, c'est une légende qui doit être vraie, non?

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