เพชรกับแหล่งกำเนิด

โครงสร้างของเพชร เกิดจากการที่พันธะทั้งสี่ของคาร์บอนจับกันด้วยพันธะโควาเลนต์จึงทำให้โครงสร้างของเพชรมีความแข็งแรงมาก โดยความยาวพันธะมีค่าเท่ากับ 150 พิโกเมตร และรูปทรงของเพชรเป็นแบบ Tetrahedral คุณสมบัติของเพชรคือมีความแววาว มีความแข็งถึง 10 โมล์ ซึ่งจัดเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่มีความแข็งมากที่สุด เพชรจะไหม้ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส และหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 4000 องศาเซลเซียส ความหนาแน่น 3.30 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

เพชร คำว่า diamond ในภาษาอังฤษ มาจากภาษากรีก " adamas " แปลว่า "ไม่แตก" เป็นที่รู้จักกันดีและเชื่อถือกันมาตั้งแต่โบราณกาลแล้ว ว่าเพชร คือรัตนชาติชนิดที่ดีที่สุด ในบรรดาหินมีค่าทั้งหลาย นักเขียนโรมันโบราณ ชื่อ Lukresio และ Plenio กล่าวไว้ว่าเพชรมีความคงทน ถูกไฟไม่ไหม้ ทุบก็ไม่แตก ถึงหากจะเอาฆ้อนเหล็กทุบเพชร ก็มีแต่ฆ้อนจะแตกเสียก่อนเท่านั้น ความแข็งแกร่งขอองเพชร สมดังชื่อที่เรียกว่า " adamas " คือ " ไม่แตก " นั่นเอง ความเชื่อเช่นนี้ดำรงอยู่นาน เนื่องจากไม่มีผู้ใดจะ กล้าเสี่ยงเอาวัตถุมีค่าสูงเช่นเพชร มาทำการทดลองให้ประจักษ์แก่ตานั่นเอง ในปี พ.ศ. 2237 Academy of Science เมืองฟลอเร็นซ์ ได้ทำการทดลองใช้กระจกเงา สะท้อนแสงอาทิตย์ไปยังก้อนเพชร เพื่อพิสูจน์คำกล่าวของ นักปราชญ์อังกฤษ ชื่อโรเบิรต์ บออยร์ ที่ว่า เพชรจะระเหยเป็นไอไปหมด เมื่อถูกความร้อนมากๆ ซึ่งปรากฏว่าไม่เป็นความจริงต่อมานักเล่นแร่แปรธาตุชาวฝรั่งเศส ลาวัวซิเย ทดลองเผาเพชรด้วยความร้อนสูง ในบรรยากาศพบว่า เพชรมิได้ระเหยหมดไป แต่จะไหม้และเกิดเป็น คาร์บอนไดออกไซด์ การทดลองครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า เพชร คือรูปหนึ่งของคาร์บอนแท้ๆ เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ความจริงข้อนี้เป็นที่ตื่นตะลึงกันทั่วโลก และมีความคิดโต้แย้งกัน ว่าไม่น่าจะเป็นไปได้และไม่ถูกต้องที่จะเอาเพชรอันมีค่าไปเปรียบกับคาร์บอน ซึ่งในขณะนั้นทราบกันแต่เพียงว่า คาร์บอนมีลักษณะเป็นแกรไฟต์ หรือถ่านหินเท่านั้นแต่ความจริงก็เป็นความจริงอยู่นั่นเอง กล่าวคือผลึกของคาร์บอนนั้นมีทั้งสองชนิด คือในรูปแกรไฟต์และเพชร จากผลการค้นคว้าต่อมาด้วยเครื่องเอ็กซเรย์พบว่าผลึกของ คาร์บอนทั้งสองชนิดคือเพชรและ แกรไฟต์นี้เป็น คาร์บอนเหมือนกัน เพียงแต่อะตอมของคาร์บอนในโครงสร้างของแต่ละชนิดเรียงตัวต่างกัน ในโครงสร้างของเพชร ทุกๆอะตอมคาร์บอนจะมีอะตอมอีกสี่เม็ดล้อมอยู่ ทั้งสี่เม็ดนี้คล้ายกับว่ามันเรียงกันอยู่บนยอดของ tetrahedrron ทุกอะตอม คาร์บอนที่อยู่บนยอด tetrahedron เป็นทั้งจุดศูนย์กลางของ tetrahedron อื่นด้วย อะตอมทั้งหมดที่เกาะกันเป็นเพชรนั้น เรียงตัวห่างเป็นระยะเท่าๆกันคีอ 0.00000000142 ซ.ม. ความถ่วงจำเพาะของเพชร 3.51 สำหรับในโครงสร้างของแกรไฟต์ อะตอมของคาร์บอนเรียงกันเป็นชั้นๆและขนานกัน ติดกันเป็นรูปหกเหลี่ยม ทุกๆ อะตอมของคาร์บอนในแต่ละชั้นมีเม็ดพ่วง อีกเพียงสามเม็ด อยู่ห่างกัน 0.00000000042 ซ.ม. แต่ช่วงห่างระหว่างชั้นประมาณ 4.2 เท่าคือ 0.0000000339 ซ.ม.เมื่อเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างโครงสร้างผลึกทั้งสองชนิดนี้แล้ว อะตอมของแกรไฟต์เฉพาะในแต่ละชั้นทำให้แกรไฟต์มีความเหนียวแน่นแข็งแกร่งกว่าเพชรเสียอีก เพราะระยะของอะตอมแกรไฟต์ถี่กว่า แต่ถ้าพูดถึงระหว่างชั้นของแกรไฟต์แล้ว ก็แข็งสู้เพชรไม่ได้ เพราะมีระยะห่างกว่าระหว่างชั้นอะตอมของเพชร ฉะนั้นเราจึงตัดแกรไฟต์ ตรงระหว่างชั้นได้ง่าย คุณสมบัตินี้ทำให้สะดวกในการนำไปทำดินสอ ความถ่วงจำเพาะของแกรไฟต์เท่ากับ 2.24 ( เพชร 3.51 ) การที่ความแน่นน้อยกว่าเพชร เนื่องจากระยะห่างของอะตอมในแกรไฟต์มากกว่าเพชรจากที่กล่าวมาข้างต้น อาจทำให้เราเห็นได้แล้ว่า โครงสร้างผลึกของเพชรและแกรไฟต์มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทั้งทางฟิสิกส์และเคมีหลายประการคือ เพชรใสขาวสะอาดมีความแข็งสูงมาก ไฟฟ้าผ่านไม่ได้ แต่แกรไฟต์สีดำความแข็งไม่มากและไฟฟ้าผ่านได้ แม้ว่าเพชรโดยตัวของมันจะประกอบด้วยคาร์บอนอย่างเดียว แท้ๆแต่เมื่อเผาแล้วจะมีเถ้าเหลืออยู่ด้วยเสมอ บางทีถึง 4.8% นี่แสดงว่าในเพชรยังมีส่วนผสมอย่างอื่นอยู่ด้วยและสิ่งผสมอย่างอื่นที่ว่านี้ ทำให้เพชรมีสีต่างๆกันไป ถ้าเป็นเพชรขาวหมดจดจะมีราคาสูงกว่าอย่างอื่น   เพชรชนิดนี้มีสิ่งผสมอย่างอื่นน้อย คือระหว่าง 0.02-0.05% หรือน้อยกว่านี้ เพชรมีสีต่างๆกันอาจมี สีดำน้ำตาล แดง เหลือง น้ำเงิน ฟ้า เขียว และอื่นๆ และในแต่ละสียังมีความเข็มจางต่างๆกันไปด้วยสิ่งผสมซึ่งเป็นเหตุให้เพชรมีสีต่างๆนี้แทรกเข้าไปผสมอยู่รอบๆ บริเวณที่ผลึกของเพชรงอกนั่นเอง ในทางเคมี เพชรมีความคงทนต่อปฎิกริยาเคมีมาก ไม่ละลายในกรดหรือสารใดๆ ถึงแม้จะต้มก็ไม่ละลายเว้นแต่จะต้มในสารละลายโซดา หรือต้มในโปแตสเซี่ยมไนเตรตหรือเผาในออกซิเจนบริสุทธิ์ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 700 องศาเซลเซียส แต่ถ้าในบรรยากาศจะต้องเผาด้วยความร้อนสูงกว่า 1,200 องศาเซลเซียส เมื่อความร้อนสูงถึงระดับที่กล่าวเพชรจะกลายรูปผลึกเป็นแกรไฟท์อีกทีหนึ่ง
see at http://www.patchra.net/minerals/MinDesc/pcsDet01a.php