Marilyn Monroe ünlü şarkısında "Elmaslar bir genç kızın en iyi arkadaşıdır" der. Sadece gösterişli mücevherlerden hoşlananlar değil, bilim insanları, mühendisler ve teknoloji üreticileri de elmasa büyük saygı duyar. Bunun nedeni elmasın en sert malzeme olmasıdır. Başka bir maddeye karşı preslendiğinde, elmas her zaman üstün gelecektir. Bu nedenle elmas tozu bazen bileme taşları gibi aletleri kaplamak için kullanılır. Peki bir elmas nasıl bu kadar inanılmaz derecede sert olabilir?
Elmas, mükemmel bir hizalamayla birbirine bağlanmış mükemmel benzer atomlardan oluşan sert, üç boyutlu bir yapıya sahiptir. Elmaslarda bulunan tek element karbondur. Bu yapıdaki her bir atom diğer dört tanesine hassas bir şekilde bağlanarak üç boyutlu bir kafes oluşturur. Bu kafes aynı zamanda herhangi bir yeniden yapılanmaya karşı muazzam bir direnç gösterir.
Hiçbir Şey Bir Atomu Yerinden Oynatamaz
Bir maddenin içindeki tek tek atomların veya büyük atom kümelerinin birbirlerine karşı ne kadar kolay hareket ettirilebileceği, o maddenin atom altı düzeyde sertliğini belirlemede birincil faktördür. Eğer malzeme yapısal değişime karşı çok fazla direnç gösteriyorsa, "sert" olarak kabul edilir.
Bir elmasın atomik olarak yeniden düzenlenmesi neredeyse mümkün değildir. Bir karbon atomunun dört komşusu da aralarında aynı miktarda boşluğa sahiptir, çünkü bir elmasta bağların ve atomların nerede konumlanacağı kesin olarak belirlenmiştir.
Nereden bakarsanız bakın, bir elmasta birbirine yakın herhangi bir atom çifti arasındaki açı 109 derecedir. Malzemeye basınç uygulayarak elmas atomlarını birbirlerine karşı hareket ettirmek için açıları değiştiremezsiniz. Elmastaki bağları bu kadar sert yapan da budur.
Bunun gerçekleşmesi için karbon-karbon bağının tamamen kopması gerekir. Ancak bu muazzam miktarda güç gerektirir ve bu bağ kırıldığında elmas artık elmas olmaktan çıkar.
Peki ya Grafit?
Alışılmadık derecede yumuşak bir madde olan kurşun kalemden elde edilen grafit, elmasın en yakın kuzenidir. Bu da benzer şekilde tamamen karbondan oluşur. Ancak grafitte atomlar katmanlı bir düzene sahiptir. Grafit atomları katmanların içinde güvenli bir şekilde bir arada tutulur, ancak katmanların kendi aralarında çok yumuşak kuvvetler vardır. Bu nedenle, bir kalemin hafifçe bastırılmasıyla birbirlerine karşı yer değiştirebilirler. Ardından, katmanlardan birkaçı düşer ve altındaki kağıda yerleşir. Bu nedenle grafit aynı zamanda harika bir kaydırıcıdır.
Elmaslar ancak muazzam derinliklerde bulunanlar gibi aşırı yüksek basınç koşulları altında doğal olarak oluşabilir. Dünya yüzeyinde atmosfere maruz kalırlarsa, düşük basınç altında daha kararlı bir form olan grafite dönüşürler.
Ancak bu öyle bir yavaş hızda gerçekleşir ki takip etmek imkansızdır. Bu süreç daha yüksek sıcaklıklarda hızlandığı için elmas yüzüğünüzü fırına sokmamalısınız. Üzerine alev verirseniz elmas kömür gibi yanacaktır. Elmaslar dayanıklı ve güvenilir olsalar da, bazı pazarlamacıların bizi inandırmak istediği kadar kırılmaları zor değildir.