Pourquoi... Les diamants sont si durs ?

Le diamant et le graphite sont sans doute, du point de vue de leur dureté, les parfaits opposés. D'un côté la matière naturelle la plus dure qui existe, de l'autre un matériau friable et très fragile. Rappelez-vous le nombre de mines de graphite que vous avez cassées, seulement en écrivant. Impossible d'en dire autant du diamant qui ne peut être coupé… que par un autre diamant.

Structure en feuillets du graphite et sutucture cubique du diamant. © DR

Une question d'agencement

Si le diamant est si dur c'est parce ses atomes de carbone sont disposés d'une certaine façon. Comparé à la structure du graphite, tout deviendra plus clair.
Le graphite
La dureté du graphite est comprise entre 1 et 2 sur l'échelle de Mohs, autant dire qu'elle est très faible, pourtant lui aussi ne compte que des atomes de carbone. Seulement, il est comme une sorte de mille-feuille. Chaque feuillet est très solide car les atomes de carbone sont très liés entre eux. Mais les feuillets entre eux ne sont pas très soudés. C'est pour cela que le graphite est si fragile.

Le diamant
Le diamant lui a une dureté de 10 sur la même échelle. Après l'exemple du graphite, il est clair que s'il est si solide c'est bien parce que ses atomes de carbone sont très liés entre eux et dans leur volume. C'est effectivement le cas car le diamant est un cristal à structure cubique. Cela signifie que chaque atome de carbone est toujours lié à ses quatre voisins proches. Un atome de carbone, relié à quatre autres, pour partager quelques uns de ses électrons : c'est ce que l'on appelle une liaison de covalence.
Une structure atomique cubique, des atomes qui partagent des électrons entre eux et des liaisons covalentes solides qui sont présentes dans tout le cristal : c'est là le secret de la dureté du diamant.

Pas seulement dur

Le diamant n'est pas que très dur, il a bien d'autres qualités, à commencer par ses feux. Translucide, le diamant n'absorbe quasiment pas la lumière, il a un indice de réfraction élevé, supérieur à 2. C'est pour ses éclats qu'il est le plus connu. Mais il possède d'autres propriétés intéressantes comme le fait d'être un excellent conducteur thermique, ce qui explique qu'il est si froid au toucher. Aussi bon isolant électrique, le diamant, en plus, ne réagit pas, chimiquement, au contact d'autres substances.