diamonds
Les diamants ont la réputation d’être durs, résistants et de traverser les âges.

Ils sont fabriqués naturellement dans le manteau terrestre entre 100 et 200 km de profond (soit cinq à dix fois la dénivellation entre le haut de l’Everest et le fond des fosses Mariannes) à des températures et pressions gigantesques de 1 100~1 400 °C et 60 000 atmosphères par la cristallisation du carbone minéral.
Ces conditions extrêmes seules permettent de produire la structure tétraédrique du maillage des cristaux d’un diamant.

Ces diamants naturels remontent ensuite à la surface par les mouvements convectifs de la lave dans le manteau puis dans les volcans dans la croûte terrestre, où ils restent jusqu’à ce qu’on les trouve.

Le diamant est extrêmement dur : c’est l’élément naturel le plus dur, et absolument rien ne peut le rayer, excepté un autre diamant.

Pourtant, ils ne sont pas immortels, et il existe une façon très simple de s’en débarrasser.
Ils sont fait de carbone pur, et restent donc très vulnérables à un ennemi très banal : le feu !

En effet, un diamant brûle facilement comme un bout de charbon en produisant uniquement du $CO_2$.

Une vidéo est disponible ici (anglais) où on voit un magnifique diamant mourir par les flammes dans de l’oxygène liquide.

Les diamants sont peut-être des pierres, mais en connaître la chimie peut parfois être surprenant aussi.

image de Judy van der Velden

19 commentaires

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Steph écrit :

Bonjour Timo,

Il y a quelque chose que je ne comprend pas : le diamant peut bruler facilement, pourtant il remonte vers nous via les coulées de lave. Or, il ne devrait pas bruler pendant ces moments la ?

Merci pour cet article,
Steph

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Le Hollandais Volant écrit :

@Steph : pour bruler, il faut de l’oxygène : tu peux bien chauffer de l’essence, une allumette, du gaz ou un diamant à 2000°C dans une enceinte fermée, ça ne brulera pas. Au mieux, ça se décompose (pyrolyse) pour certains matériaux, mais ça brulera pas sans la présence d’oxygène.

Les diamants qui sont dans un bloc de lave éjecté d’un volcan peuvent très bien ne jamais être exposés à l’air libre avant que l’homme ne les découvre dans une mine de diamant.

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Sica écrit :

Intéressant comme article. Mais je lisais cet article tout à l'heure et ça casse un peu la beauté du truc (marketing, monopole, non rareté de la pierre...), je pense que ça t'intéresserait de le lire.

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Gilgamesh écrit :

Juste... La vidéo ne montre pas de l'oxygène, mais du diazote, les bulles c'est "simplement" l'ébullition du N2 liq :)
Pourquoi ? Parce que l'oxygène liquide est bleu, et qu'on ne veut absolument pas que ça explose =)
Second détail: le diamant est un composé, pas un élément :p

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Le Hollandais Volant écrit :

@Gilgamesh : du diazote liquide ? Et le diamant brule dans de le diaazote ?

Non : le diazote n’est pas un comburant, au contraire : il étoufferait le feu.

Quant à la couleur « bleue » du dioxygène liquide, c’est un léger reflet bleu pâle. Tu confonds peut-être avec l’ozone liquide, qui lui est clairement un liquide bleu.

C’est bien du dioxygène liquide dans lequel le diamant brule. Le bleu est tellement pâle qu’il est à peine perceptible (si on arrête la vidéo, on distingue les reflets bleus), mais c’est 100% sûr que ce n’est pas du diazote liquide.

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Gilgamesg écrit :

@Le Hollandais Volant :
C'est surtout le problème de sécurité, un trucage pour la vidéo.
Oui le diamant brûle dans l'oxygène (enfin, brûle quoi :)), mais j'ai des doutes sur la vidéo :)

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Le Hollandais Volant écrit :

@Gilgamesg : pourquoi ? Je vois pas ce qui te pose problème là...

Tu penses que le diamant explose dans du dioxygene liquide ?

Le diamant est un solide. Dans une réaction chimique, ce qui compte c'est la surface de contact entre les reactifs et elle est faible ici.

Par exemple, un clou rouillé et du papier aluminium ne brûleront pas, même avec une flamme. Pourtant, l'oxyde de fer et de l'aluminium en forme de poudre fine forment un explosif qui brûle à 2500 degrés (la thermite).

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Gilgamesh écrit :

@Le Hollandais Volant :
Juste que l'oxygène liquide c'est vraiment un soucis (enfin, dans un laboratoire, où c'est pas voulu).
Dans les systèmes où l'on pompe avec un piège dans l'azote liquide c'est un des risque: si on pompe trop d'air, l'oxygène peut se condenser et se liquéfier. Manque de bol, à de fortes concentrations il est explosif. Le soucis vient aussi que la graisse, le plastique brûle spontanément dans l'oxygène (c'est pourquoi les connectiques des bouteilles de gaz d'oxygène sont uniquement en métal).
Enfin, c'est pour les questions de sécurité que je suis dubitatif sur l'absence d'effets spéciaux.

Ca, et le fait que de l'azote liquide est sans grand danger. En y introduisant quelque chose de chaud, ça bout (ça bout à l'ambiante déjà, sous P normale).

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Le Hollandais Volant écrit :

@Gilgamesh : l’oxygène liquide est dangereux, mais pas si c’est maitrisé (et n’est pas explosif).

C’est dangereux si tu le jettes dans ton barbecue, oui. Mais sinon, dans un récipient en verre, ça va. Surtout que 1 L d’oxygène liquide, même si ça s’évaporait tout, ça ne ferait que 1 m³ de d’oxygène gazeux. Dans une pièce de 90 m³ (une pièce de taille 5×6×3 m ) qui en contient déjà 20, ça n’augmente pas la concentration en O2 tant que ça. C’est négligeable.

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Xnanao écrit :

Remarque intéressante de Steph' (:

Merci pour l'article (et les commentaires qui poussent un peu plus loin).

Je retourne naviguer sur l'océan de diamant Neptunien, salut et à bientôt.
(=> qui n'est pas avéré)

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Miaou écrit :

Salut les gars,

Si vous en trouvez, ne les brulez pas svp. On peut les vendre et nourrir toute la planète...(:

Alors, vive les mines de diamant!

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matrix écrit :

J'avais une question à propos de ça, est-ce qu'il n'y a pas une confusion, on dit que le diamant est dur pourtant on a jamais vu d'épée en diamant, pour la raison qu'en réalité il n'est pas résistant au choc, du coup pouvez-vous clarifier ce point?

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Le Hollandais Volant écrit :

@matrix : Tout à fait ! Il faut distinguer la dureté, la résistance, la ductilité, etc.

La dureté, c’est la capacité à ne pas se laisser rayer.
La résistance (à la traction, ou à la compression) c’est le fait de résister à la déformation sous l’action d’une force.
La ductilité, c’est la capacité à se déformer sans se briser.

La diamant est très dur : on ne peut pas le rayer (sauf avec un autre diamant). Ça signifie que les atomes en surface sont fortement liés et qu’il est difficile d’arracher des atomes localement pour produire une rayure.

Par contre le diamant reste fragile : un choc et il se casse. Le cristal en lui-même se rompt facilement (exposant alors deux morceaux qui sont eux-même des cristaux).

La ductilité, c’est le fait de se déformer sans casser : le caoutchouc, le chewing-gum sont très ductiles. Le plomb et l’or également.

C’est pour ça que les épées ne sont pas en diamant ni même en fonte (fer + forte teneur en carbone) : ces matériaux sont durs, mais cassants. L’acier (fer + faible teneur en carbone) possède un bon compromis entre dureté et à la résistance mécanique : une épée en acier sera dure tout en ne se brisant pas sous un coup.
Le fer seul est mou et ne servirait pas à faire une épée.

L’acier trempé est de l’acier que l’on a chauffé puis refroidit brusquement dans de l’eau ou de l’huile froide. Ça augmente sa dureté, mais diminue sa résistance à la cassure.

Les Katanas sont des épés japonaises. Le Japon a très peu de ressources naturelles en fer : donc plutôt que de faire des épées plus solides en ajoutant de la matière, ils ont appris à maîtriser à la perfection le dosage fer+carbone et les techniques de trempe pour faire une arme hyper résistante tout en réduisant son poids en acier.
Un katana possède un cœur en acier normal ("mou" mais élastique et résistant à la rupture) mais une surface extérieure fortement trempée : l’extérieur et le bord de la lame sont donc extrêmement durs. On a alors le meilleur des deux mondes : une épée qui ne casse pas (grâce au cœur élastique) mais qui reste tranchante (grâce au bord très dur). Certains katanas vont jusqu’à contenir une dizaine de couches et d’épaisseurs trempées de façon différentes pour obtenir la meilleur arme possible. C’est vraiment de la grande technique, perfectionnée depuis des siècles.

Dans notre cas, c’est comme si on prenait une boule de caoutchouc recouverte de petits diamants : on pourrait briser des vitres avec, sans qu’elle n’éclate.
Alors que si on prenait un diamant recouvert de caoutchouc, on aurait un diamant qui ne casserait pas si on le laisse tomber, grâce au caoutchouc.

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matrix écrit :

merci beaucoup, cela m'aide pour mon univers de Fantasy ! c'est très clair et complet ! Bravo :)

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Les jumeaux JFP/Jean-François POULIQUEN écrit :

▬JFP¦¦20200329¦¦Pour que le diamant brûle bien ,il faut impérativement mettre un chapeau sur le U de brûler, car cela permet de garder la chaleur et de mieux maintenir la combustion. Mais il serait absurde de brûler les diamants que les femmes adorent et aiment bien, même si celles-ci sont encore plus dures que les diamants. Bien sûr c'est faux, car les femmes sont très tendres. Sur le U de sûr il faut aussi un chapeau, mais là, on ne brûle rien. Il y a quand même une chose qui cloche avec les diamants en provenance des volcans, car ça chauffe et brûle un volcan, comme la lave d'ailleurs, donc nous ne comprenons pas pourquoi dire que les diamants arrivent par la lave et les volcans. Mais notre question devient une fausse question, car les réponses auteur, nous disent que pour brûler il faut de l’oxygène. Cependant il reste quand même un problème de fond sur cette notion de brûler, que nous ne comprenons pas, car dans le cœur des étoiles, il n'y a pas forcément de l'oxygène et pourtant il est dit que des matériaux autres que le diamant brûlent, c'est à dire que des atomes se transforment en d'autres atomes et dégagent des résidus d'énergie, et on parle bien alors de cette notion de brûler. Il y a sûrement un problème de verbes employés...
▬Les jumeaux JFP/Jean-François POULIQUEN


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