Diamantes e erupções vulcânicas

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Os diamantes são, sem sombra de dúvidas, um dos materiais mais cobiçados pela sociedade. De fato, os mesmos representam status de poder e riqueza devido a sua exuberância natural além da elegância que por eles é transmitida. Além disso, o diamante também é o material mais duro existente na natureza, dessa forma, esse material atrai o interesse de diversas empresas para a fabricação e/ou implementação do mesmo em equipamentos, maquinários e em suas indústrias.

Decerto, poderíamos ter vários artigos e um número consideravelmente maior de palavras para enaltecer esse material. Todavia, esse não será nosso objetivo nesse texto, em verdade, aqui vamos estar interessados em mostrar para você, querido Gurunauta, que essa belíssima pedra pode vir de lugares ímpares que desafiam até mesmo a existência da vida: os vulcões.

Nesse sentido, escrevemos esse artigo para elucidar a incrível relação que existe entre os diamantes e vulcões, de fato, aqui temos um dos ambientes extremos do nosso planeta em contrapartida de uma das maiores belezas da natureza. Entretanto, diamantes e vulcões são muito mais próximos do que você pode imaginar.

Um pouco de química: do carbono aos diamantes

Antes de começarmos a nos ater propriamente ao assunto desse artigo é necessário entendermos um pouquinho da química do carbono (calma Gurunauta a gente te explica passo a passo assim como nosso serviços) que é o material que compõe o diamante.

De fato, desde a escola somos apresentados a química do Carbono que nos mostra que esse átomo é a composição básica dos seres orgânicos que conhecemos. Entretanto, o carbono também possui formas inorgânicas de se formar, dentre elas o diamante. Em suma, isso decorre do fato desse átomo ter 4 elétrons na camada de valência, assim requerendo mais 4 para poder estabilizar-se. Entretanto, a forma com que os átomos de carbono se ligam para estabilizar-se pode gerar diferentes arranjos geométricos originando assim diferentes estruturas moleculares, a esse fenômeno damos o nome de alotropia.

Os diferentes tipos de carbono: Formas alótropas

Existem diversas formas alótropas do carbono, como o grafite, o grafeno, o fulereno e o diamante. O grafite, por exemplo, é um bom condutor de eletricidade e possui alta resistência a altas temperaturas. Ele é formado por átomos de carbono organizados em camadas planas, que se unem por meio de ligações covalentes e formam uma estrutura hexagonal. Por outro lado, o grafeno, por sua vez, é uma única camada de átomos de carbono organizados em uma estrutura hexagonal plana. Ele possui propriedades mecânicas, elétricas e térmicas únicas, que o tornam um forte candidato para aplicações em eletrônica, energia, biomedicina e outras áreas. Já o fulereno é uma estrutura oca de átomos de carbono composta por moléculas esféricas, cilíndricas ou outras formas.

Figura 1. No quadrado da esquerda temos folhas de grafeno que, ao estarem empilhadas formam o grafite e na figura da direita temos a estrutura do fulereno ambos alótropos dos diamantes.
Figura 1. No quadrado da esquerda temos folhas de grafeno que, ao estarem empilhadas formam o grafite e na figura da direita temos a estrutura do fulereno.

Por fim, o diamante é conhecido por sua dureza e brilho. Ele se forma por átomos de carbono organizados em uma estrutura cristalina cúbica, com ligações covalentes fortes. Quanto ao seu emprego, a indústria o usa em diversas aplicações, como em joias, ferramentas de corte, eletrônica e ciência dos materiais.

Figura 2. Estrutura molecular do diamante.
Figura 2. Estrutura molecular do diamante.

Ademais, vale mencionar que os átomos de carbono continuam a surpreender cientistas e pesquisadores que descobrem novas fases do carbono como os nanotubos de carbono (CNTs). Certamente, os CNTs são estruturas promissoras nas aplicações tecnológicas, uma vez que devido a efeitos quânticos, esse material apresenta propriedades únicas como dureza, absorção óptica, maleabilidade e outras que podem ser decisivas para a geração de dispositivos moleculares.

Como os processos vulcânicos ajudam na formação dos diamantes

Agora que conversamos sobre os alótropos do diamante talvez você esteja se questionando, onde está os vulcões nesse história?. Certamente, a um primeiro olhar talvez ainda não tenha ficado claro mas isso estará inteiramente ligado a resposta da seguinte pergunta: Como podemos gerar diamantes ?. Com efeito, agora que sabemos que os mesmos são um tipo específico de arranjo de carbonos talvez você seja tentado a responder: “basta pegarmos os átomos e organizamos na estrutura do diamante”. Entretanto, as coisas não são simples assim.

Certamente, se nós fôssemos capazes controlar a matéria a ponto de construirmos estruturas empilhando átomos a átomos a humanidade estaria em outro nível tecnológico. Todavia, não temos ainda essa capacidade, assim ainda há uma gama de desenvolvimentos que requerem que o maior cientista de todos: a natureza nos ajude. Contextualizando ao nosso tema, ocorre que para gerarmos os diamantes é requerido que os átomos de carbono sejam postos a altas pressões e temperaturas.

Condições para que os diamantes sejam produzidos.

Em geral, os diamantes forma-se a profundidades de cerca de 150 a 200 quilômetros abaixo da superfície terrestre, em condições de alta pressão e temperatura. Para se ter uma ideia as temperaturas nessa profundidade podem variar de cerca de 1.100 graus Celsius a 1.300 graus Celsius. Por outro lado, as pressões envolvidas nesse processo ficam em torno de 50 a 75 vezes a pressão atmosférica ao nível do mar, o que é simplesmente impossível de ser suportado por um ser humano.

Assim, sob essas condições extremas os átomos de carbono se compactam e organizam-se na estrutura cristalina do diamante. Todavia, esse processo também não é rápido e pode chegar até a milhões de anos, pois é necessário que esses cristais vão se unindo ao longo do tempo, formando os depósitos de diamantes que são encontrados na natureza.

O papel dos vulcões

Tendo em vista a necessidade de altas pressões, altas temperaturas e o tempo suficientemente logo é de se imaginar que nós sequer conseguimos ter formas de desenvolvermos diamantes, mesmo que estejamos cercados por átomos de carbono. Nesse sentido, o papel dos vulcões e das erupções vulcânicas toma um forte protagonismo.

Com efeito, as estruturas geológicas dos vulcões, em seu fundo, asseguram condições de temperatura e pressão suficientes para a formação natural dos diamantes. Ademais, são as erupções vulcânicas, que transportam as rochas que contêm diamantes à superfície por meio de canais vulcânicos, originados por meio da pressão dos gases e magma que se acumulam no subsolo.

Assim, as erupções vulcânicas transportam as rochas que contêm diamantes, chamadas de lamproítas ou kimberlitos, sem um processo violento e rápido, que ocorre em questão de horas ou dias. Evidentemente, ao longo desse processo diamantes desprendem-se das rochas originais e misturam-se com outros materiais formando sedimentos e/ou cinzas vulcânicas. Então Gurunauta, olha que interessante, isso nos mostra que a existência de diamantes em um dado local pode ser um indicador de atividades vulcânicas em períodos passados.

Diamantes muito além dos vulcões: conheça esses planetas !

Entretanto Gurunauta, saiba que além dos vulcões há outras formas como que a natureza produz os diamantes, todavia, em nosso planeta ficamos restritos e dependentes dos vulcões para a produção de diamantes. Mas, por que devemos ficar restritos ao nosso planeta não é mesmo?.

Nesse sentido, devemos mencionar alguns dos nossos vizinhos: Urano e Netuno, pois há estudos que indicam a possibilidade de haver chuvas de diamantes nesses planetas. Decerto, aqui segundo os especialistas ocorreria que da a atmosfera desses planetas se extremamente fria podendo chegar até mesmo próximo de -224 graus Celsius e e a pressão atmosférica é muito alta, cerca de 90 vezes a pressão atmosférica ao nível do mar na Terra seria possível que houvesse a formação de diamantes na atmosfera desses planetas. Consequentemente, haveria chuvas de diamantes nesses planetas, incrível não é mesmo?.

Referências

  1. OGDEN, Jack. Diamonds: An Early History of the King of Gems. New Haven: Yale University Press, 2019.
  2. SHIREY, Steven B. Diamonds and Mantle Source Rocks in the Wyoming Craton. Washington, D.C.: American Geophysical Union, 2021.
  3. DELUCA, Kevin. Diamonds: The Evolution of the Ballpark. New York: Springer, 2018.
  4. “Diamonds and Volcanoes”. Smithsonian Magazine. Disponível em: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/diamonds-and-volcanoes-165609003/. Acesso em: 02 ago. 2023.
  5. “Diamonds in the Earth’s Mantle”. Universidade de Harvard. Disponível em: https://www.seas.harvard.edu/news/2018/12/diamonds-in-earths-mantle. Acesso em: 02 ago. 2023.
  6. “The Diamond Story”. Gemological Institute of America (GIA). Disponível em: https://www.gia.edu/diamond. Acesso em: 02 ago. 2023.

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