يكون الكربون في الضغوط العالية صورة من صوره ذات التركيب البلوري المتأصل تسمى الماس، وهو أقسى (أصلب) المعادن المعروفة، وتتوزع فيه ذرات الكربون على زوايا هرم ثلاثي، وذرة كربون في المركز (انظر الشكلين رقم 1 و2). وترتبط فيه الذرات بتوزيع أربعة إلكترونات في مدارات SP₃: ممّا يشكل بناء قويًا جدًّا مترابطاً في ثلاثة أبعاد. كما أنّ الماس له نقطة انصهار مرتفعة جدا تصل إلى 4000 درجة مئوية؛ وذلك بسبب قوة الروابط بين ذرات الكربون التي تكوّن الماس. كما لا يذوب الماس في الماء، ولا المذيبات العضوية لصعوبة كسر الروابط القوية بين ذرات الكربون التي تكونه.

وعلى عكس الجرافيت، فإنّ الماس لا يوصل الكهرباء؛ لأنّ الإلكترونات مقيدة بشدة بين الذرات ولا تملك حرية الحركة ويعدّ الماس أفضل موصل للحرارة بأقل فقد ممكن للطاقة، كما أن الماس لا يتفاعل مع معظم الأحماض والقلويات. ويعد الماس أيضًا من المواد النادرة، ولكنه لم يعد صورة من صور الكربون حتى أعلن أنتوين لافويسر (Antoine Lavoisier) في عام 1772 م أن الماس صورة أخرى من صور الكربون، وذلك عندما أحرق كمية من الماس، وأخرى من الكربون غير المتبلور (الفحم)، ولحظ أن كلتا المادتين لم تنتجا بخار ماء، وإنما كان الناتج ثاني أكسيد الكربون في الحالتين. ويشتهر الماس بصفات فيزيائية فائقة، وأبرزها صلابته العالية وتحليله الضوء تحليلاً عاليًا. ولهذا السبب يعد الماس مادة ذات قيمة مهمة في صناعة الجواهر، بالإضافة إلى الاستعمالات الأخرى. ويستخرج معظم الألماس من الفوّهات البركانية، حيث تلقي به الحمم البركانية التي تحضره من أعماق الأرض، ومن مسافات قد تصل إلى 150 كيلومتر. وتهيئ الحرارة والضغط العاليين عند هذا العمق ظروفًا مناسبة؛ لتشكيل الماس ⁽³³⁾.

شكل رقم (1) التوزيع الهرمي لذرات الكربون في جزيء الماس (92).

شكل رقم (2) أنموذج جزيئي للماس في الصورة النانوية (92).

وتقع معظم مناجم الماس في وسط وجنوب إفريقية. كما اكتشفت كميات لا بأس بها في كندا وروسيا، والبرازيل وأستراليا. ويستخرج ما يعادل 130 مليون قيراط (26000 كيلوجرام) من الماس سنويا، وهو ما يعادل 9 مليارات دولار أمريكي تقريبًا. كما ينتج الماس صناعيا بكميات تقارب أربعة أضعاف الكمية المستخرجة من الماس الطبيعي ⁽²⁷⁾.

وللماس استخدامات كثيرة منها:

استخدامه في أسنان المناشير؛ لقطع حجارة المقالع واستخراجها.

كما يستخدم في المناشير؛ لقطع الزجاج، وفي المثقب؛ لكسر الصخور. كذلك يستخدم الماس في المشارط الجراحية؛ نظرًا لكونه لا يصدأ، بالإضافة إلى صلابته. ويظهر الشكل رقم (3) الطرف الحاد للجزء اللولبي الدوار لهذا المثقب الذي يحوي الآلاف من قطع الماس الصغيرة الموزعة على سطحه.

___________________________________________

هوامش

(27) العلي؛ ليلى صالح، الاسكندراني، محمد شريف، القطان، محمد، عبد الحميد، أحمد. التقانة النانوية: مسيرة وتطبيقات – التقانة النانوية لدفع قاطرة التنمية – التقانة النانوية والصناعات النفطية – النانوتكنولوجي عالم صغير ومستقبل كبير. مجلة التقدم العلمي. الكويت: مؤسسة الكويت للتقدم العلمي. العدد 66، صفحات 25–33 (أكتوبر 2009 م).

(33) Helmenstine, A. M. Chemistry of Diamond: Part 1: Carbon Chemistry & Diamond Crystal Structure.

 (92) www.ShutterStock.com

مواضيع ذات صلة

قاعدة الطور

الغليان والتجمد

الحالات الوسيطة للمادة

الحالة الصلبة

الحالة السائلة

الحالة الغازية

منظور إحصائي

التفاعلات الجزيئية

المادة من الخارج

الرابطة التساهمية

الرابطة الأيونية

Chemical kinetics