Un diamant est un cristal de carbone pur, qui n'est stable qu'à très forte pression, pression correspondant à une profondeur supérieure à 120-150 km. La forme stable du carbone pour des profondeurs plus faible que 120-150 km (manteau supérieur et croûte) est le graphite.
Les diamants sont dans la quasi totalité des cas inclus dans une lave très rare : la kimberlite. Le dynamisme éruptif des kimberlites est extrêmement explosif. La vitesse d'ascension des kimberlites est de plusieurs dizaines de kilomètres par heure en profondeur, et les laves arrivent en surface à une vitesse supérieure à la vitesse du son. C'est cette vitesse de remontée qui entraîne une décompression et un refroidissement extrêmement rapides des diamants, trop rapides pour qu'ils aient le temps de se transformer en graphite.
Les diamants n'ont pas cristallisé dans la lave kimberlitique, mais ne sont que des enclaves arrachées par la kimberlite sur son trajet ascensionnel.
Source (diamant sur kimberlite) : https://lestresorsdubresil.com/Kimberlite
Les datations radiochronologiques des diamants, grâce à leurs inclusions, montrent que dans la grande majorité des cas les diamants sont d'âge archéen (avant -2,5 milliards d'années).
Document 3 - Comparaison du graphite et du diamant
Le carbone est présent dans la nature dans deux formes principales :
le graphite, stable à température et pression ambiante ;
le diamant, stable à haute température et haute pression, métastable à température et pression ambiante.
Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone
Principales caractéristiques
Caractéristique
Graphite
Diamant
composition chimique
carbone (C)
carbone (C)
dureté
très basse
très élevée
conductivité électrique
très élevée
très basse (isolant électrique)
conductivité thermique
moyenne
très élevée
opacité à la lumière visible
très élevée
très basse (transparent)
masse volumique
2,1 g.cm-3
3,5 g.cm-3
prix moyen
0,003 €.g-1
2000 €.g-1
Un matériau peut laisser passer le courant (en permettant le déplacement d'électrons) si toutes les liaisons chimiques de ses atomes ne sont pas utilisées. Un atome de carbone peut établir 4 liaisons.
La chaleur d'un cristal peut être transmise via les électrons (peu efficace) ou la propagation des oscillations du réseau cristallin, d'autant plus efficace que ce réseau est rigide.
Les photons sont absorbés par les matériaux possédant des électrons "libres" (ceux qui laissent passer le courant).
Logiciel de modélisation de minéraux en ligne minusc(http://www.librairiedemolecules.education.fr/outils/minusc/app/minusc.htm)
Document 4 - Diagramme de phase du carbone
Ce diagramme de phase représente les conditions de pression et de température auxquelles le carbone peut se trouver sous forme gazeuse, liquide ou solide et rester stable sous ses différentes formes cristallines.
Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone
Pistes d'exploitation
En quoi est-ce surprenant que graphite et diamant soient différents ?
À l'aide du logiciel minusc, construire une maille de graphite et une de diamant, un cristal de 3x3x3 mailles de graphite et un de diamant. Joindre au compte rendu les 4 copies d'écran.
Quel est le facteur à l'origine de la différence de structure cristalline entre graphite et diamant ?
Expliquer pourquoi le diamant est très dur et le graphique rayable à l'ongle (dureté entre 1 et 2 sur l'échelle de Mohs).
Expliquer la phrase "C'est cette vitesse de remontée qui entraîne une décompression et un refroidissement extrêmement rapides des diamants, trop rapides pour qu'ils aient le temps de se transformer en graphite."
En quelques phrases, faire une synthèse de l'ensemble de ces informations pour répondre à la question posée.
Critères de réussite
Votre compte rendu est satisfaisant si :
il répond à la question posée ;
il est basé sur les documents convenablement exploités (et identifiés) ;
il contient les mots "roche, minéral, cristal" correctement utilisés ;
il ne contient aucun document copié/collé (à part vos propres copies d'écran) ;
il respecte les consignes (correctement identifié, déposé dans le casier au format pdf…) ;
Les diamants sont dans la quasi totalité des cas inclus dans une lave très rare : la kimberlite. Le dynamisme éruptif des kimberlites est extrêmement explosif. La vitesse d'ascension des kimberlites est de plusieurs dizaines de kilomètres par heure en profondeur, et les laves arrivent en surface à une vitesse supérieure à la vitesse du son. C'est cette vitesse de remontée qui entraîne une décompression et un refroidissement extrêmement rapides des diamants, trop rapides pour qu'ils aient le temps de se transformer en graphite.
Le carbone est présent dans la nature dans deux formes principales : 
Ce diagramme de phase représente les conditions de pression et de température auxquelles le carbone peut se trouver sous forme gazeuse, liquide ou solide et rester stable sous ses différentes formes cristallines.