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O diamante é um alótropo metaestável de carbono, onde os átomos de carbono estão dispostos em uma variação da estrutura de cristal cúbico no centro da face, denominada treliça de diamante. O diamante é menos estável que a grafite, mas a taxa de conversão de diamante em grafite é insignificante em condições padrão. O diamante é conhecido como um material com qualidades físicas superlativas, a maioria das quais se origina da forte ligação covalente entre seus átomos. Em particular, o diamante tem a mais alta dureza e condutividade térmica de qualquer material a granel. Essas propriedades determinam a principal aplicação industrial do diamante em ferramentas de corte e polimento e as aplicações científicas em facas de diamante e células de bigorna de diamante.

Devido à sua estrutura extremamente rígida, pode ser contaminada por muito poucos tipos de impurezas, como boro e nitrogênio. Pequenas quantidades de defeitos ou impurezas (cerca de um por milhão de átomos de treliça) colorem azul diamante (boro), amarelo (nitrogênio), marrom (defeitos de treliça), verde (exposição à radiação), roxo, rosa, laranja ou vermelho. O diamante também possui dispersão óptica relativamente alta (capacidade de dispersar luz de cores diferentes).

A maioria dos diamantes naturais é formada a altas temperaturas e pressões a profundidades de 140 a 190 quilômetros (87 a 118 milhas) no manto da Terra. Minerais contendo carbono fornecem a fonte de carbono e o crescimento ocorre em períodos de 1 a 3 bilhões de anos (25% a 75% da idade da Terra). Os diamantes são trazidos para perto da superfície da Terra através de profundas erupções vulcânicas pelo magma, que esfria em rochas ígneas conhecidas como kimberlitos e lamproitos. Os diamantes também podem ser produzidos sinteticamente em um método HPHT que simula aproximadamente as condições no manto da Terra. Uma técnica de crescimento alternativa e completamente diferente é a deposição de vapor químico (DCV). Vários materiais que não são de diamante, que incluem zircônia cúbica e carboneto de silício e são frequentemente chamados simuladores de diamante, lembram a aparência do diamante e muitas propriedades. Técnicas gemológicas especiais foram desenvolvidas para distinguir diamantes naturais, diamantes sintéticos e simuladores de diamantes.

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