Alunos Online


Transformação de grafite em diamante

A transformação da grafite em diamante é feita submetendo-a à pressão e temperaturas muito altas, como as encontradas nas camadas mais internas da Terra.

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça Tanto a grafite quanto o diamante são constituídos apenas de átomos de carbono

Tanto a grafite quanto o diamante são constituídos apenas de átomos de carbono

A grafite e o diamante são duas formas alotrópicas naturais do carbono, ou seja, ambos são formados por macromoléculas constituídas de átomos de carbono, com a única diferença na forma geométrica em que esses átomos estão ligados entre si.

No caso da grafite, eles formam placas de hexágonos que ficam atraídas umas às outras no espaço:

Estrutura da grafite

Já no diamante, cada átomo de carbono é ligado a outros quatro átomos de carbono, formando tetraedros:

Estrutura do diamante

A forma alotrópica mais estável é a grafita, porque para se formar seu arranjo cristalino, precisa-se de menos energia. Já o diamante só é formado em camadas bem profundas da Terra, que, por causa de movimentos geológicos, são expelidos para a crosta terrestre e com o tempo tendem a se transformar em grafite. Porém, essa reação demora muito tempo.

Assim, é possível transformar grafite em diamante. Mas quanto de energia é necessário para isso?

Cgrafite → Cdiamante ΔH = ?

Bem, a Lei de Hess, estudada na Termoquímica, ajuda-nos a fazer esse cálculo. Essa lei nos diz que o valor da variação de entalpia (ΔH) de uma reação, isto é, da energia recebida ou perdida, é igual seja qual for o caminho em que ela se processe, depende somente do estado inicial e final. Isso ignifica que a energia usada na reação acima, será a mesma se forem utilizadas outras etapas, mas que resultem em grafite ser transformado em diamante.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Faremos isso então, usaremos duas reações que envolvem a grafite e o diamante, com ΔH conhecidos, para, em seguida, montarmos uma reação de duas etapas. Consideremos então as entalpias de combustão do grafite e do diamante:

  1. C(grafite) + O2(g) → CO2(g)                    ∆H = -394 kJ
  2. C(diamante) + O2(g) → CO2(g)                    ∆H = -396 kJ

Com base em uma relação apropriada dessas equações, encontramos o ΔH da transformação do grafite em diamante. Veja:

C(grafite) + O2(g) → CO2(g)∆H = -394 kJ
CO2(g)               → C(diamante) + O2(g)          ∆H = +396 kJ

            Cgrafite                → Cdiamante                                   ΔH = + 2 kJ

Veja que são necessários 2 kJ para transformar a grafite em diamante, que é a mesma energia necessária para vaporizar 1 g de água.

No entanto, não pense que esse é um processo fácil. É preciso empregar pressão e temperatura muito elevadas, em torno de 105 atm e 2000 ºC, isto é, condições semelhantes às que existem em camadas mais internas da Terra. Desse modo, o carbono precisa ser praticamente vaporizado e, por isso, o processo é difícil.

Depois que o diamante é feito, volta-se para a pressão e temperatura normais ao nível do mar, mas conforme dito, o diamante não retorna a grafite porque essa reação leva milhões de anos para ocorrer.

Os diamantes sintéticos fabricados dessa forma são muito utilizados em pontas de brocas, mas também são usados em joias.