Os diamantes são conhecidos por sua excepcional dureza e beleza, o que os torna altamente valorizados tanto em joias quanto em aplicações industriais. A formação de diamantes naturais é um processo fascinante que ocorre nas profundezas do manto terrestre, envolvendo condições específicas de alta pressão e temperatura. A compreensão destas condições ajuda a explicar porque é que os diamantes são relativamente raros e elucida os processos geológicos envolvidos na sua criação.
Conteúdo
Condições para Formação de Diamante
- Alta pressão:
- Requisitos de pressão: Os diamantes se formam a pressões de 4.5 a 6 gigapascais (GPa), que é aproximadamente 45,000 a 60,000 vezes a pressão atmosférica. Estas pressões são normalmente encontradas em profundidades de 140 a 190 quilómetros abaixo da superfície da Terra.
- Papel da pressão: A alta pressão é crucial porque força os átomos de carbono a formar uma estrutura cristalina tetraédrica compacta, característica dos diamantes. Em pressões mais baixas, os átomos de carbono se formam grafite, um alótropo de carbono mais estável sob condições de superfície.
- Temperatura alta:
- Requisitos de temperatura: A faixa de temperatura para diamante a formação está entre 900°C e 1,300°C. Estas temperaturas são necessárias para fornecer a energia necessária para o rearranjo dos átomos de carbono na rede do diamante.
- Papel da temperatura: O calor adequado permite que os átomos de carbono superem as barreiras de energia e se reorganizem na estrutura do diamante fortemente ligada. Sem temperatura suficiente, a energia cinética dos átomos seria demasiado baixa para permitir esta transformação.
Configurações geológicas para formação de diamantes
- Condições do Manto:
- Profundidade: As condições necessárias para a formação de diamantes são normalmente encontradas em profundidades de 140 a 190 quilômetros no manto terrestre. Estas profundidades correspondem ao campo de estabilidade dos diamantes, onde as condições de pressão e temperatura se cruzam adequadamente.
- Fontes de Carbono: O carbono necessário para a formação de diamantes no manto pode vir de placas oceânicas subductadas, que introduzem carbonatos no manto, ou de fontes primordiais de carbono dentro do próprio manto.
- Kimberlito e tubos de lamproíta:
- Transporte para a superfície: Os diamantes são trazidos à superfície através de tubos vulcânicos chamados kimberlitos e lamproítos. Esses tubos são formados por erupções vulcânicas profundas que se originam no manto e transportam rapidamente diamantes e outros materiais do manto para a superfície.
- Características de erupção: A rápida ascensão destes magmas é essencial para preservar os diamantes. O transporte lento permitiria que os diamantes se transformassem novamente em grafite ou se dissolvessem devido a mudanças na pressão e na temperatura.
Formação de Diamante Sintético
- Método de alta pressão e alta temperatura (HPHT):
- Extração: O método HPHT replica as condições naturais de formação de diamante aplicando altas pressões (5-6 GPa) e altas temperaturas (1,300-1,600°C) a uma fonte de carbono, muitas vezes usando um catalisador metálico para facilitar o processo.
- Aplicações: Os diamantes HPHT são usados em aplicações industriais (corte, retificação, perfuração) e cada vez mais em joias à medida que a qualidade dos diamantes sintéticos melhora.
- Método de Deposição Química de Vapor (CVD):
- Extração: A DCV envolve a criação de um plasma de gases contendo carbono, como o metano, que então deposita átomos de carbono em um substrato de maneira controlada. Embora este método opere em pressões mais baixas, ainda requer altas temperaturas (700-1,200°C).
- Aplicações: CVD permite a produção de diamantes de alta pureza e a criação de filmes e revestimentos de diamante para diversas aplicações tecnológicas.
Conclusão
A formação de diamantes é uma prova dos processos dinâmicos e poderosos que ocorrem na Terra. As condições específicas de alta pressão e temperatura necessárias para a criação do diamante ilustram o delicado equilíbrio das forças geológicas em jogo. Os avanços na produção de diamantes sintéticos continuam a fornecer informações sobre estes processos naturais, ao mesmo tempo que expandem a disponibilidade e aplicação de diamantes nos setores industrial e comercial.
