Un anillo de diamantes y un lápiz parecen opuestos hasta que les quitas el romanticismo y la pintura amarilla. La piedra del anillo y la línea oscura del lápiz son ambas carbono. La diferencia está en la arquitectura: los mismos átomos, atrapados en disposiciones distintas.
Los diamantes tienden lentamente a convertirse en grafito porque el grafito es la forma de carbono de menor energía a temperatura y presión normales. El cambio es real, pero en condiciones cotidianas es tan lento que un diamante puede durar de millones a miles de millones de años.
En un diamante, cada átomo de carbono se enlaza con otros cuatro átomos de carbono vecinos en una red tridimensional compacta. En el grafito, cada átomo de carbono se enlaza fuertemente con tres vecinos en láminas planas, mientras que esas láminas se mantienen unidas entre sí solo de forma débil.[1] Esa estructura en capas es la razón por la que el grafito puede dejar una mancha sobre el papel. La marca de un lápiz es carbono desprendiéndose en diminutas láminas.
En condiciones ordinarias, el grafito es la disposición más estable. El Dr. Christopher S. Baird, físico de West Texas A&M University, explica que los diamantes se degradan a grafito porque el grafito es una configuración de menor energía en condiciones típicas.[1] No hace falta que ningún ingrediente químico externo ataque la piedra. Los átomos de carbono tendrían que reorganizarse internamente, rompiendo algunos enlaces y formando otros.
El muro entre el brillo y el grafito
Un diamante no se desploma sin más hasta convertirse en grafito porque sus átomos están atrapados detrás de una gran barrera energética. Baird compara la situación con estar de pie en un hoyo poco profundo junto a otro más hondo, con un muro entre ambos. El hoyo más profundo es el lugar más estable, pero no puedes llegar a él a menos que primero obtengas suficiente energía para trepar el muro.[1]
Los químicos llaman metaestable al diamante. No es la forma de carbono de menor energía a temperatura y presión normales, pero puede permanecer atrapado en su estructura actual durante un tiempo extraordinariamente largo.[1] La termodinámica favorece al grafito. La cinética, la parte de la química que se ocupa de la velocidad a la que ocurren los cambios, impide que el diamante cambie de forma visible en una escala de tiempo humana.
A temperaturas ambiente agradables, lejos del bombardeo intenso de iones y del calor extremo, la conversión de diamante a grafito es tan lenta que, en la práctica, es inexistente.[1] Baird escribe que un diamante llevado en un dedo bajo condiciones humanas normales puede durar de millones a miles de millones de años, lo que convierte “los diamantes son para siempre” en una muy buena aproximación para la vida cotidiana.[1]
Algunas estimaciones llevan la escala temporal aún más lejos. A temperatura ambiente, se ha descrito que un centímetro cúbico de diamante tardaría muchísimo más que la edad del universo en convertirse por completo en grafito; a temperaturas muy altas, el proceso puede volverse mucho más perceptible.[3] Una persona que espere a que un anillo de boda se convierta en grafito de lápiz está haciendo una apuesta que ninguna vida humana puede cobrar.
Cómo apurar a un diamante
El calor da energía a los átomos de carbono. Baird señala que calentar un diamante o bombardearlo con iones puede proporcionar a los átomos suficiente energía para cruzar la barrera y reconfigurarse hacia el grafito.[1] También es posible otro tipo de destrucción. En presencia de oxígeno a altas temperaturas, los diamantes pueden arder y transformarse en dióxido de carbono en lugar de convertirse en grafito.[2]
La presión empuja al carbono en la dirección opuesta. Los diamantes se ven favorecidos bajo alta presión, lo que explica en parte por qué se forman en las profundidades de la Tierra y no sobre un escritorio.[2] Muchos diamantes naturales de calidad gema son antiguos, y suelen datarse entre hace unos 1.000 y 3.300 millones de años.[2] Sobreviven porque, una vez que el carbono adopta la estructura de diamante, esa estructura es extraordinariamente difícil de deshacer.
El viejo eslogan es físicamente incorrecto y prácticamente útil. Los diamantes no son eternos en sentido estricto. Son carbono atrapado en una disposición brillante y obstinada, inclinándose de forma casi imperceptible hacia la estabilidad gris y apagada del grafito. En un dedo, la piedra sigue brillando. En la escala donde la materia busca su hogar de menor energía, el lápiz estuvo esperando desde el principio.
