Un anello con diamante e una matita sembrano due opposti, finché non togli di mezzo il romanticismo e la vernice gialla. La pietra sull’anello e la linea scura lasciata dalla matita sono entrambe carbonio. La differenza sta nell’architettura: gli stessi atomi, bloccati in disposizioni diverse.
I diamanti tendono lentamente verso la grafite perché la grafite è la forma di carbonio a energia più bassa a temperatura e pressione normali. Il cambiamento è reale, ma nelle condizioni di tutti i giorni è così lento che un diamante può durare da milioni a miliardi di anni.
In un diamante, ogni atomo di carbonio si lega a quattro atomi di carbonio vicini in un reticolo tridimensionale estremamente compatto. Nella grafite, ogni atomo di carbonio si lega saldamente a tre vicini formando fogli piatti, mentre questi fogli aderiscono tra loro solo debolmente.[1] È proprio questa struttura a strati che permette alla grafite di lasciare una traccia sulla carta. Il segno di una matita è carbonio che si stacca in minuscoli fogli.
In condizioni ordinarie, la grafite è la disposizione più stabile. Il dottor Christopher S. Baird, fisico alla West Texas A&M University, spiega che i diamanti si degradano in grafite perché la grafite è una configurazione a energia più bassa nelle condizioni tipiche.[1] Non serve che qualche sostanza chimica esterna aggredisca la pietra. Gli atomi di carbonio dovrebbero semplicemente riorganizzarsi dall’interno, rompendo alcuni legami e formandone altri.
Il muro tra lo scintillio e la grafite
Un diamante non collassa spontaneamente in grafite perché i suoi atomi sono intrappolati dietro una grande barriera energetica. Baird paragona la situazione allo stare in una buca poco profonda accanto a una buca più profonda, con un muro in mezzo. La buca più profonda è il posto più stabile in cui trovarsi, ma non puoi arrivarci se prima non acquisisci abbastanza energia per scavalcare il muro.[1]
I chimici definiscono il diamante metastabile. Non è la forma di carbonio a energia più bassa a temperatura e pressione normali, eppure può restare bloccato nella sua struttura attuale per un tempo straordinariamente lungo.[1] La termodinamica favorisce la grafite. La cinetica, la parte della chimica che si occupa della velocità con cui avvengono i cambiamenti, impedisce al diamante di trasformarsi visibilmente su una scala temporale umana.
A temperature ambiente confortevoli, lontano da intensi bombardamenti ionici e dal calore estremo, la conversione da diamante a grafite è così lenta da essere praticamente inesistente.[1] Baird scrive che un diamante indossato al dito in normali condizioni umane può durare da milioni a miliardi di anni, rendendo “i diamanti sono per sempre” un’ottima approssimazione per la vita quotidiana.[1]
Alcune stime spingono la scala temporale ancora più in là. A temperatura ambiente, è stato detto che un centimetro cubo di diamante impiegherebbe un tempo immensamente più lungo dell’età dell’universo per convertirsi completamente in grafite; a temperature molto elevate, invece, il processo può diventare molto più evidente.[3] Una persona che aspetti che una fede nuziale diventi grafite da matita sta facendo una scommessa che nessuna vita umana potrà incassare.
Come mettere fretta a un diamante
Il calore fornisce energia agli atomi di carbonio. Baird osserva che riscaldare un diamante o bombardarlo con ioni può dare agli atomi energia sufficiente per superare la barriera e riconfigurarsi verso la grafite.[1] È possibile anche un diverso tipo di distruzione. In presenza di ossigeno ad alte temperature, i diamanti possono bruciare trasformandosi in anidride carbonica invece che in grafite.[2]
La pressione spinge il carbonio nella direzione opposta. I diamanti sono favoriti ad alta pressione, ed è anche per questo che si formano nelle profondità della Terra anziché su una scrivania.[2] Molti diamanti naturali di qualità gemma sono antichissimi, spesso datati tra circa 1 e 3,3 miliardi di anni fa.[2] Sopravvivono perché, una volta che il carbonio assume la struttura del diamante, quella struttura è straordinariamente difficile da disfare.
Il vecchio slogan è fisicamente sbagliato, ma praticamente utile. I diamanti non sono eterni in senso stretto. Sono carbonio intrappolato in una disposizione brillante e ostinata, che tende quasi impercettibilmente verso la stabilità grigio opaca della grafite. Su un dito, la pietra continua a brillare. Sulla scala in cui la materia cerca la sua casa a energia più bassa, la matita era lì ad aspettare fin dall’inizio.
