De eigenschappen van hardheid en niet-reactiviteit in diamanten worden voornamelijk toegeschreven aan hun unieke atomaire structuur en de sterke bindingen tussen hun koolstofatomen. Dit is de reden waarom diamant deze kenmerken vertoont:

1. Covalente binding:

- Diamanten zijn volledig samengesteld uit koolstofatomen die zijn gerangschikt in een zeer stijve en dicht opeengepakte kristallijne structuur die bekend staat als een diamanten kubieke structuur.

- Elk koolstofatoom in een diamant vormt covalente bindingen met de vier aangrenzende koolstofatomen, waardoor een zeer stabiele elektronenconfiguratie ontstaat.

- Covalente bindingen omvatten het delen van elektronen tussen atomen, wat resulteert in een sterke interatomaire kracht die de koolstofatomen stevig bij elkaar houdt.

2. Tetraëdrische bindingsregeling:

- In de kubusvormige diamantstructuur bevindt elk koolstofatoom zich in het midden van een tetraëder, omgeven door vier andere koolstofatomen op de hoeken.

- Deze tetraëdrische opstelling resulteert in een symmetrische en uniforme verdeling van elektronen, wat leidt tot uitzonderlijke sterkte en stabiliteit.

3. Sterke koolstof-koolstofbindingen:

- De covalente bindingen tussen koolstofatomen in een diamant zijn ongelooflijk sterk, met een bindingsenergie van 348 kilojoule per mol.

- Deze hoge bindingsenergie komt voort uit de hoge elektronegativiteit van koolstof, waardoor de elektronen gelijkmatig over de atomen worden verdeeld, waardoor een sterke aantrekkingskracht ontstaat en een lage neiging om met andere elementen te reageren.

4. Gebrek aan gebreken:

- De zuiverheid van een diamant speelt een cruciale rol in zijn hardheid en niet-reactiviteit.

- Diamanten met minder defecten, zoals vacatures, onzuiverheden of dislocaties, hebben een robuustere en uniformere kristalstructuur, waardoor ze beter bestand zijn tegen vervorming en chemische reacties.

5. Hoge thermische geleidbaarheid:

- Diamanten hebben een uitzonderlijk hoge thermische geleidbaarheid, waardoor ze warmte efficiënt kunnen afvoeren.

- De sterke covalente bindingen in diamanten vergemakkelijken de snelle overdracht van warmte door het kristalrooster, waardoor plaatselijke verhitting wordt voorkomen en de structuur van de diamant wordt beschermd.

Als gevolg van deze unieke structurele kenmerken en sterke covalente binding bezitten diamanten een opmerkelijke hardheid, waardoor ze het hardste natuurlijke materiaal zijn dat op aarde bekend is. Ze zijn ook bestand tegen chemische reacties en transformaties, waardoor ze in de meeste omgevingen zeer niet-reactief en niet-reactief zijn.