Cuando una sustancia puede presentar distintas estructuras moleculares o atómicas, dispone de la propiedad conocida como alotropía. A las moléculas compuestas por un único elemento que tienen diferentes estructuras se las llama alótropos.

Un diamante, en este marco, es un alótropo del carbono. En este caso, los átomos de esta sustancia se hallan dispuestos en un sistema cristalino cúbico. Luego del grafito, se trata de la forma más estable del carbono.

La fuerza del enlace covalente que vincula a sus átomos hace que el diamante tenga una gran dureza y una elevada conductividad térmica. De hecho, tiene la mayor dureza y conductividad térmica de todos los materiales naturales. Esto posibilita que los diamantes tengan muchas aplicaciones a nivel industrial, además de un alto valor en la joyería.

Como la disposición de los átomos en el diamante es extremadamente rígida, pocos tipos de impurezas pueden contaminarlo (dos excepciones son el boro y el nitrógeno). Un pequeño número de defectos o impurezas (aproximadamente uno por millón de átomos de la red) colorea el diamante de azul (boro), amarillo (nitrógeno), marrón (defectos), verde (exposición a la radiación), morado, rosa, naranja o rojo.

El diamante también tiene un índice de refracción muy alto y una dispersión óptica relativamente elevada.

La mayoría de diamantes naturales se forman en condiciones de presión y temperatura extremas existentes a profundidades de 140 km a 190 km en el manto terrestre

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