Diament to naturalny minerał, jeden z najsłynniejszych i najdroższych. Wokół niego krąży wiele spekulacji i legend, zwłaszcza dotyczących jego wartości i wykrywania podróbek. Osobnym tematem do badań jest związek diamentu z grafitem. Wiele osób wie, że te minerały są podobne, ale nie każdy wie dokładnie jakie. A na pytanie, czym się różnią, nie każdy może odpowiedzieć. Co wiemy o budowie diamentu? Czy kryteria oceny klejnotów?
Diamentowa struktura
Diament jest jednym z trzech minerałów, które są krystaliczną modyfikacją węgla. Pozostałe dwa to grafit i lonsdaleit, drugi można znaleźć w meteorytach lub wytworzyć sztucznie. A jeśli te kamienie są modyfikacjami sześciokątnymi, to rodzajem sieci kryształów diamentu jest sześcian. W tym układzie atomy węgla są ułożone w ten sposób: po jednym na każdym wierzchołku i pośrodku twarzy, a cztery wewnątrz sześcianu. Okazuje się więc, żeatomy są ułożone w formie czworościanów, a każdy atom znajduje się w środku jednego z nich. Cząsteczki są połączone najsilniejszym wiązaniem - kowalencyjnym, dzięki czemu diament ma wysoką twardość.
Właściwości chemiczne
Z grubsza mówiąc, diament to czysty węgiel, dlatego kryształy diamentu muszą być absolutnie przezroczyste i przepuszczać całe światło widzialne. Ale na świecie nie ma nic idealnego, co oznacza, że ten minerał również zawiera zanieczyszczenia. Uważa się, że maksymalna zawartość zanieczyszczeń w diamentach szlachetnych nie powinna przekraczać 5%. W składzie diamentu mogą znajdować się zarówno substancje stałe, jak i płynne oraz gazowe, z których najczęstsze:
- azot;
- bor;
- aluminium;
- krzem;
- wapń;
- magnez.
Ponadto skład może zawierać kwarc, granaty, oliwin, inne minerały, tlenki żelaza, wodę i inne substancje. Często pierwiastki te występują w składzie minerału w postaci mechanicznych wtrąceń mineralnych, ale niektóre z nich mogą zastąpić węgiel w strukturze diamentu – zjawisko to nazywamy izomorfizmem. W takim przypadku wtrącenia mogą znacząco wpływać na właściwości fizyczne minerału, jego kolor, odbicie światła, a wtrącenia azotu nadają mu właściwości luminescencyjne.
Właściwości fizyczne
Struktura diamentu determinuje jego właściwości fizyczne, są one oceniane według czterech kryteriów:
- twardość;
- gęstość;
- rozproszenie i załamanie światła;
- sieć kryształowa.
Twardość minerałów jest szacowana w skali Mohsa, jej wynik w tym systemie wynosi 10, jest to maksymalny wskaźnik. Kolejny na liście jest korund, jego wskaźnik wynosi 9, ale jego twardość jest 150 razy mniejsza, co oznacza absolutną wyższość diamentu w tym wskaźniku.
Jednak twardość minerału wcale nie oznacza jego wytrzymałości. Diament jest dość kruchy i łatwo łamie się po uderzeniu młotkiem.
Ciężar właściwy diamentu (gęstość) jest określany w zakresie od 3,42 do 3,55 g/cm3. Jest to określane przez stosunek masy minerału do masy wody o tej samej objętości.
Oprócz twardości ma również wysokie współczynniki załamania światła (2,417-2,421) i dyspersję (0,0574). Takie połączenie właściwości sprawia, że diament jest najcenniejszym i idealnym kamieniem jubilerskim.
Ważne są również inne właściwości fizyczne minerału, takie jak przewodność cieplna (900-2300 W/m·K), również najwyższa ze wszystkich substancji. Można również zauważyć zdolność minerału do nierozpuszczania się w kwasach i zasadach, właściwości dielektryka, niski współczynnik tarcia metalu w powietrzu oraz wysoką temperaturę topnienia 3700-4000 °C przy ciśnieniu 11 GPa.
Podobieństwa i różnice między diamentem a grafitem
Węgiel jest jednym z najbardziej powszechnych pierwiastków na Ziemi, występuje w wielu substancjach, zwłaszcza w organizmach żywych. Grafit, podobnie jak diament, składa się z węgla, ale struktury diamentu i grafitu są bardzo różne. Diament może zamieniać się w grafit pod wpływem wysokich temperatur bez dostępu tlenu, ale w normalnych warunkach jest zdolny dopozostają niezmienione, nazywa się to metastabilnością, ponadto rodzaj siatki kryształu diamentu to sześcian. Ale grafit jest minerałem warstwowym, jego struktura przypomina szereg warstw położonych w różnych płaszczyznach. Warstwy te składają się z sześciokątów, które tworzą układ przypominający plaster miodu. Silne wiązania powstają tylko między tymi sześciokątami, ale między warstwami są one wyjątkowo słabe, co powoduje uwarstwienie minerału. Oprócz niskiej twardości grafit pochłania światło i ma metaliczny połysk, który również bardzo różni się od diamentu.
Te minerały są najbardziej uderzającym przykładem alotropii - zjawiska, w którym substancje mają różne właściwości fizyczne, chociaż składają się z tego samego pierwiastka chemicznego.
Pochodzenie diamentu
Nie ma jednoznacznej opinii na temat powstawania diamentów w przyrodzie, istnieją teorie magmowe, płaszczowe, meteorytowe i inne. Jednak najczęstszym jest magma. Uważa się, że diamenty powstają na głębokości około 200 km pod ciśnieniem 50 000 atmosfer, a następnie wynoszone są na powierzchnię wraz z magmą podczas formowania rur kimberlitowych. Wiek diamentów waha się od 100 milionów do 2,5 miliarda lat. Udowodniono również naukowo, że diamenty mogą powstawać, gdy meteoryt uderza w powierzchnię Ziemi, a także można je znaleźć w samej skale meteorytu. Jednak kryształy tego pochodzenia są niezwykle małe i rzadko nadają się do obróbki.
Depozyty diamentowe
Pierwsze depozyty, które byłydiamenty zostały odkryte i wydobyte w Indiach, ale pod koniec XIX wieku zostały poważnie wyczerpane. Jednak to właśnie tam wydobywano najsłynniejsze, duże i najdroższe próbki. A w XVII i XIX wieku złoża minerałów odkryto w Brazylii i Afryce Południowej. Historia obfituje w legendy i fakty dotyczące gorączki diamentów, które są związane konkretnie z kopalniami południowoafrykańskimi. Ostatnie odkryte złoża diamentów znajdują się w Kanadzie, ich rozwój rozpoczął się dopiero w ostatniej dekadzie XX wieku.
Kopalnie Namibii są szczególnie interesujące, chociaż wydobycie diamentów jest tam trudnym i niebezpiecznym biznesem. Złoża kryształów skoncentrowane są pod warstwą gleby, co choć komplikuje pracę, świadczy o wysokiej jakości minerałów. Diamenty, które przebyły kilkaset kilometrów na powierzchnię przy ciągłym tarciu o inne skały, to wysokiej jakości kryształy niższej jakości po prostu nie wytrzymałyby takiej podróży, dlatego 95% wydobywanych kamieni ma jakość klejnotów. Znane i bogate w minerały fajki kimberlitowe znajdują się również w Rosji, Botswanie, Angoli, Gwinei, Liberii, Tanzanii i innych krajach.
Obróbka diamentów
Obróbka diamentów wymaga dużego doświadczenia, wiedzy i umiejętności. Przed rozpoczęciem pracy należy dokładnie przestudiować kamień, aby następnie zachować jak najwięcej jego wagi i pozbyć się wtrąceń. Najpopularniejszy rodzaj szlifu diamentowego jest okrągły, dzięki czemu kamień mieni się wszystkimi kolorami i jak najlepiej odbija światło. Ale ta praca jest też najtrudniejsza:Okrągły diament ma 57 płaszczyzn, a przy cięciu ważne jest, aby zachować jak najdokładniejsze proporcje. Popularne są również kroje: owalne, łezkowe, serduszko, markizowe, szmaragdowe i inne. Istnieje kilka etapów przetwarzania minerałów:
- znacznik;
- podział;
- piłowanie;
- zaokrąglanie;
- wytnij.
Wciąż uważa się, że po obróbce diament traci około połowę swojej wagi.
Kryteria oceny diamentów
Kiedy wydobywa się diamenty, tylko 60% minerałów nadaje się do obróbki, nazywa się je biżuterią. Oczywiście koszt surowych kamieni jest znacznie niższy niż cena diamentów (ponad dwa razy). Diamenty wyceniane są według systemu 4C:
- Carat (waga w karatach) - 1 karat to 0,2 g.
- Kolor (kolor) - prawie nigdy nie znaleziono czystych białych diamentów, większość minerałów ma określony odcień. Jego wartość w dużej mierze zależy od koloru diamentu, większość kamieni występujących w naturze ma żółty lub brązowy odcień, rzadziej można spotkać różowe, niebieskie i zielone kamienie. Najrzadsze, piękne, a przez to drogie są minerały o nasyconych kolorach, nazywane są fantazją. Najrzadsze z nich to zielony, fioletowy i czarny.
- Przejrzystość (przejrzystość) jest również ważnym wskaźnikiem, który decyduje o występowaniu defektów w kamieniu i znacząco wpływa na jego wartość.
- Cięcie (szlif) - wygląd diamentu w dużej mierze zależy od szlifu. Załamanie i odbicie światłarodzaj „błyskotliwego” blasku sprawia, że kamień ten jest tak cenny, a zły kształt lub proporcje podczas obróbki mogą go całkowicie zrujnować.
Produkcja sztucznych diamentów
Teraz technologia pozwala „wyhodować” diamenty, prawie nie do odróżnienia od naturalnych. Istnieje kilka sposobów syntezy:
- Stworzenie diamentów HPHT jest metodą najbliższą naturalnym warunkom. Minerały powstają z grafitu i diamentu siewnego w temperaturze 1400 °C pod ciśnieniem 50 000 atmosfer. Ta metoda pozwala na syntezę kamieni o jakości klejnotów.
- Tworzenie diamentów CVD (synteza folii) - produkcja kamieni w warunkach próżni przy użyciu nasion oraz metanu i wodoru. Metoda ta umożliwia syntezę najczystszych minerałów, jednak są one niezwykle małe, dlatego są wykorzystywane głównie do celów przemysłowych.
- Fuzja wybuchowa to metoda, która wytwarza małe kryształki diamentu poprzez detonację materiałów wybuchowych, a następnie ich ochłodzenie.
Jak odróżnić oryginał od podróbki
Mówiąc o metodach określania autentyczności diamentów, warto rozróżnić weryfikację autentyczności diamentów od surowca diamentowego. Niedoświadczona osoba może pomylić diament z kwarcem, kryształem, innymi przezroczystymi minerałami, a nawet szkłem. Jednak wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne diamentu ułatwiają wykrycie podróbki.
BPrzede wszystkim warto pamiętać o twardości. Ten kamień jest w stanie zarysować każdą powierzchnię, ale tylko inny diament może pozostawić na nim ślady. Ponadto pot nie pozostaje na naturalnym krysztale, jeśli na nim oddychasz. Na mokrym kamieniu pojawi się ślad jak ołówek, jeśli nałożysz na niego aluminium. Możesz to sprawdzić za pomocą prześwietlenia: kamień naturalny pod wpływem promieniowania ma bogatą zieloną barwę. Lub przejrzyj go w tekście: nie da się go rozróżnić przez naturalny diament. Osobno warto zauważyć, że naturalność kamienia można sprawdzić pod kątem załamania światła: przenosząc oryginał do źródła światła, widać tylko świecącą kropkę w środku.
