Diamante

Carbonio?!
Quante cose mi sono venute in mente nel tentativo di affrontare un argomento oceanico come quello proposto!
Viventi, legami, catene, plastiche, calcare, cicli …
Che confusione!
Poi, improvvisamente, mi è tornata alla mente la domanda di una mia studentessa ed ho rivisto quella sua espressione scettica, anzi molto, molto scettica, mentre mi chiedeva: ”Ma siamo sicuri che carbone e diamante sono proprio fatti dello stesso elemento?”
Questo ricordo ha scatenato in me una folla di pensieri e suggerito alcune riflessioni, in particolare due:
1) una domanda è una rarità.
2) una domanda che non verta su “come produrre un esplosivo meglio se nel laboratorio scolastico” é una rarità al quadrato .
E mentre mi chiedevo come dare rilievo all’eccezionale evento, mi è apparso il fantasma di una delle mie più clamorose sconfitte didattiche. All’espressione incredula della studentessa se ne è sovrapposta un’altra altrettanto incredula. La questione allora fu: “Io non credo che un dm3 equivalga a un litro”. E non ci fu verso: anche la prova sperimentale non servì a convincere lo scettico studente.
In questo caso non potrei certo permettermi la prova sperimentale quindi …
Ma sì, il dado è tratto, oggi parlerò di diamanti, quelli che Coco Chanel definiva “l migliori amici della donna”. Naturalmente tutti sappiamo che il migliore amico della donna è il gatto, ma una cosa accomuna la gelida pietra e l’enigmatico felino: l’innegabile fascino.

Ma da dove deriva la bellezza fatale del diamante ?

Forse ha in sé il fascino dell’avventura, quella del viaggiatore che ha percorso un lunghissimo cammino, risalendo le viscere della terra spinto da soffi di vulcani,  avvolto in minerali dal nome bizzarro  come kimberlite o itacolumite  che lo trascinavano in alto, verso la luce.

Forse ad incantare sono le storie raccontate dalle  inclusioni intrappolate nella struttura della gemma: storie della Terra e del suo mantello.  “In essence, diamonds are time capsules from Earth’s mantle,” (Steven Shirey  geochimico  al Carnegie Institution for Science di Washington).

Certo è che guardare il brillare di un diamante è come guardare il passato, quel remoto passato in cui lui nasceva e la  Terra era ancora una giovinetta di poco più di un miliardo d’anni. E’ come il brillare di  una stella lontana che ci ricorda il passato dell’Universo.

Forse un po’ ci  emoziona sapere che il carbonio, che compone questa fantastica gemma, è quello che è parte di tutti i viventi, umani compresi, quello che si è formato lassù, su  una stella, che poi  l’ha lanciato nel cosmo  come suo ultimo dono.

Oppure ci attrae  la perfezione del suo reticolo, descritto con  nomi arcani dei vecchi libri di mineralogia: sistema monometrico, classe esacistetraedrica,  abito esacisottaedrico. Ed  è proprio quella  dell’ottaedro, solido platonico, la geometria ricorrente nella struttura del diamante, che appare  un’inaccessibile fortezza con una porta segreta, la {111}, che permette ” la sfaldatura facile e perfetta secondo l’ottaedro” e l’accesso alle altre meraviglie di questa pietra.

Poi, innegabile contributo  al suo  fascino è proprio  quella durezza  cui deve il nome: adamantos, l’invincibile, la più dura delle sostanze che può  essere scalfita solo da se stessa e solo grazie a quella piccola debolezza, la facile sfaldatura {111}.

E infine la magia del taglio, la trasformazione in  una trappola di luce, che lo riveste di splendore adamantino, e forma infiniti arcobaleni in quell’acqua trasparente. Fu un matematico Luigi de Berqueen a scoprire questa  possibilità intorno al 1465, ma l’uso di tagliare il diamante  tardò a diffondersi, perché quella gemma  era sacra e magica e si temeva che la profanazione  ne annullasse i poteri.

Accanto a questo tripudio di luce, ecco però apparire le lunghe, nere ombre della ricchezza e del potere: il lato oscuro del diamante.  Tutte le meravigliose pietre, che brillano nei tesori dei re e delle regine del mondo, nascondono storie, leggendarie e no, di sopraffazione e di dolore. Di alcune di quelle  pietre famose  è rimasta la fama  ma si  è persa ogni traccia, come il leggendario  Gran Mogol del peso iniziale di 793 carati, tagliato poi in una gemma di  279 carati (karat, così venivano chiamati i semi di “eritrina corallodendron” secondo alcune fonti, di carrubo per altre, semi eccezionalmente stabili nel tempo e  del peso di circa 0.2 g, con cui si indicava il peso dei diamanti).

Una storia di dolore, sangue, guerre, sfruttamento e schiavitù è quella che scrive il diamante quando scatena nell’uomo il demone del possesso.  Distruzione, deserto, terra scavata, squarciata:  ecco quel che rimane della coltivazione delle miniere dopo che la furia umana ha esaurito la sua forza e con essa la produttività del giacimento .

E così i paesi che posseggono le miniere più ricche hanno i popoli più poveri e sofferenti del mondo. Con i diamanti i  guerriglieri comprano armi e portano morte. Attualmente ci sono leggi internazionali che dovrebbero impedire il commercio di diamanti insanguinati. Dovrebbero…

Tutti i giacimenti, fino all’anno scorso erano  nelle mani di una sola famiglia, la leggendaria dinastia  De Beer,  che deteneva il monopolio delle miniere di diamante del mondo.

Proprio ai   creativi dei De Beers  si deve lo slogan: “un diamante è per sempre”, che evidenzia come quella lucente eternità sia simbolo di amore infinito, di date da non dimenticare, di anniversari importanti come  quello dei 60 anni di regno della regina Elisabetta. A proposito, verrà esposto, per l’occasione, tutto il real tesoro inglese. Si potranno vedere gioielli e diamanti mai mostrati in pubblico fino a oggi,  oltre, naturalmente, al sontuoso  Kho-i- noor,  la montagna di luce.

Ma ora basta. Tutto quello che vorrete sapere sul diamante lo troverete qui.

un link che vi permetterà di visitare una bellissima mostra sul diamante realizzata dal museo delle scienze di New York.

Io invece mi devo concentrare sulla ragione di questo post, cioè rispondere alla domanda : “Ma siamo sicuri che  il diamante è carbonio?”

Un tal Bernando di Palissy (c. 1510 – c. 1589), citato nel libro : “La chimica popolare” di A. Le Clerc (1886), a proposito del diamante nel suo “Trattato delle pietre” diceva:

Il diamante non è altro che un’acqua come il cristallo; ma esso è congelato da qualche rara specie di sale, puro e netto, il quale è talmente indurito nella sua congelazione che è più duro di qualsiasi altra pietra, e qui bisogna notare che la sua eccellente bellezza proviene in parte dalla sua durezza, e la pulitura è tanto più bella quanto più la pietra è dura.

Come si vede, allora le idee sulla natura di questa gemma erano ancora piuttosto confuse.

Verso la fine del sec XVII, Cosimo III, duca di Toscana, finanziò  gli esperimenti di due scienziati, Averami e Targioni, che  volevano capire se il  diamante bruciasse oppure no. Utilizzando uno specchio ustorio, i due  riuscirono a bruciare lentamente la pietra fino alla sua completa scomparsa.

Uno dei successori di Cosimo, Francesco Stefano di Lorena, diventato imperatore con il nome di Francesco I, fece ripetere l’esperimento nel 1751 a Vienna.

Era ormai evidente il fatto che il diamante bruciava, ma la composizione della gemma  rimaneva ancora oscura.

Una quindicina di anni  più tardi Lavoisier, che studiava e sperimentava sia il fenomeno  della combustione che le proprietà dell’ossigeno, constatò  che,  bruciando  in ambiente chiuso la grafite  con l’ossigeno, si otteneva CO2.

Mise quindi a punto un esperimento (costosissimo) che, ancora una volta, prevedeva  la combustione di un diamante. Il risultato fu che anche in questo caso il prodotto era CO2.

A  questo punto Lavoisier dedusse, per primo al mondo,  che il diamante era composto di puro carbonio, esattamente  come la grafite.

In seguito, i risultati di Lavoisier furono confermati da Davy in un teatrale  esperimento progettato utilizzando “il grande specchio ustorio del duca di Toscana” (Favole Periodiche- H.Aldersey Williams-Rizzoli 2011). Alla spettacolare rappresentazione era presente anche Faraday, che poté di persona  constatare come da quella combustione non si formasse alcun residuo solido.

A questo punto, dopo che  fior fiore di scienziati ebbero  inequivocabilmente  dimostrato che  diamante e grafite altro non sono se non  forme allotropiche del carbonio, si  scatenò la corsa al diamante artificiale con l’elaborazione dei metodi più bizzarri per tentare di tramutare la grafite in diamante.

Ora,  visto che fra le due, la forma stabile è la grafite e la formazione del diamante richiede condizioni estreme di pressione e temperatura, l’impresa non era facile e il successo non fu certo immediato. All’inizio del secolo XX si ottennero i primi diamanti industriali, ma fra illusioni e delusioni la ricerca di un’imitazione vantaggiosa del diamante è andata avanti fino al 1970, quando accanto ai diamanti a uso industriale sono comparse anche  le prime gemme sintetiche, oggi sempre più perfette.

Sperando che  la mia studentessa abbia ritenuto convincenti gli esperimenti di tutti quei blasonatissimi scienziati e non voglia altre prove del fatto  che il diamante è puro carbonio, vi invito a guardare con occhio nuovo la mina della vostra matita. In fondo è lei quella stabile dal punto di vista termodinamico ed  è quindi  di lei che potremmo dire, a patto che non l’usiate, UNA MATITA E’ PER SEMPRE!

Questo post partecipa al Carnevale della chimica ospitato da Annarita Ruberto su Scientificando.

Informazioni su spanni

prof. di chimica
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2 risposte a Diamante

  1. dog fan ha detto:

    Great article, totally what I wanted to find.

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  2. laurin42 ha detto:

    Amo le matite, colorate, sottili, robuste, di legno…ah, l’emozione del segno che lasciano sulla carta da disegno, leggero o significativo secondo come la premi, il fruscio della grafite come una musica… scorre veloce come il tuo pensiero …ne ho sempre una nella borsa!
    Così mi chiedo: che abbia un’anima di diamante?
    Love
    L

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