Diamant er et naturligt mineral, et af de mest berømte og dyreste. Der er mange spekulationer og legender omkring ham, især med hensyn til dets værdi og påvisning af forfalskninger. Et separat emne til undersøgelse er forholdet mellem diamant og grafit. Mange mennesker ved, at disse mineraler ligner hinanden, men ikke alle ved præcis hvad. Og spørgsmålet om, hvordan de adskiller sig, kan ikke alle svare på. Hvad ved vi om strukturen af en diamant? Eller kriterierne for at bedømme ædelstene?
Diamantstruktur
Diamant er et af tre mineraler, der er en krystallinsk modifikation af kulstof. De to andre er grafit og lonsdaleite, den anden kan findes i meteoritter eller skabes kunstigt. Og hvis disse sten er sekskantede modifikationer, så er typen af diamantkrystalgitteret en terning. I dette system er kulstofatomer arrangeret på denne måde: et ved hvert toppunkt og i midten af ansigtet og fire inde i terningen. Således viser det sig atatomerne er arrangeret i form af tetraedre, og hvert atom er i midten af et af dem. Partiklerne er forbundet med den stærkeste binding - kovalent, hvilket betyder, at diamanten har en høj hårdhed.
Kemiske egenskaber
En diamant er groft sagt rent kulstof, derfor skal diamantkrystaller være absolut gennemsigtige og transmittere alt synligt lys. Men der er intet perfekt i verden, hvilket betyder, at dette mineral også har urenheder. Det menes, at det maksimale indhold af urenheder i ædelstensdiamanter ikke bør overstige 5%. Sammensætningen af en diamant kan omfatte både faste og flydende og gasformige stoffer, de mest almindelige af dem:
- nitrogen;
- bor;
- aluminium;
- silicium;
- calcium;
- magnesium.
Sammensætningen kan også omfatte kvarts, granater, olivin, andre mineraler, jernoxider, vand og andre stoffer. Ofte findes disse elementer i sammensætningen af mineralet i form af mekaniske mineralindeslutninger, men nogle af dem kan erstatte kulstof i diamantstrukturen - dette fænomen kaldes isomorfisme. I dette tilfælde kan indeslutninger i væsentlig grad påvirke mineralets fysiske egenskaber, dets farve, lysreflektion og nitrogenindeslutninger giver det selvlysende egenskaber.
Fysiske egenskaber
Strukturen af en diamant bestemmer dens fysiske egenskaber, de vurderes efter fire kriterier:
- hårdhed;
- density;
- spredning og brydning af lys;
- krystalgitter.
Hårdheden af mineraler er estimeret på Mohs-skalaen, dens score på dette system er 10, dette er den maksimale indikator. Den næste på listen er korund, dens indikator er 9, men dens hårdhed er 150 gange mindre, hvilket betyder diamantens absolutte overlegenhed i denne indikator.
Men et minerals hårdhed betyder slet ikke dets styrke. Diamant er ret skør og knækker let, hvis den slås med en hammer.
Densiteten af en diamant (densitet) bestemmes i området fra 3,42 til 3,55 g/cm3. Det bestemmes af forholdet mellem vægten af mineralet og vægten af vand med samme volumen.
Udover hårdhed har den også høje brydningsindeks (2,417-2,421) og spredning (0,0574). Denne kombination af egenskaber gør det muligt for diamanten at være den mest værdifulde og ideelle smykkesten.
Mineralets øvrige fysiske egenskaber er også vigtige, såsom termisk ledningsevne (900-2300 W/m·K), også den højeste af alle stoffer. Du kan også bemærke mineralets evne til ikke at opløses i syrer og baser, dielektriske egenskaber, den lave friktionskoefficient for metal i luft og det høje smeltepunkt på 3700-4000 °C ved et tryk på 11 GPa.
Ligheder og forskelle mellem diamant og grafit
Carbon er et af de mest almindelige grundstoffer på Jorden, det findes i mange stoffer, især i levende organismer. Grafit består ligesom diamant af kulstof, men strukturerne af diamant og grafit er meget forskellige. Diamant kan blive til grafit under påvirkning af høje temperaturer uden adgang til ilt, men under normale forhold er den i stand til uendeligtforblive uændret, dette kaldes metastabilitet, derudover er typen af diamantkrystalgitter en terning. Men grafit er et lagdelt mineral, dets struktur ligner en række lag placeret i forskellige planer. Disse lag består af sekskanter, der danner et bikagelignende system. Stærke bindinger dannes kun mellem disse sekskanter, men mellem lagene er de ekstremt svage, dette forårsager lagdeling af mineralet. Udover sin lave hårdhed absorberer grafit lys og har en metallisk glans, som også er meget forskellig fra diamant.
Disse mineraler er det mest slående eksempel på allotropi - et fænomen, hvor stoffer har forskellige fysiske egenskaber, selvom de består af det samme kemiske element.
Oprindelse af diamant
Der er ingen entydig mening om, hvordan diamanter dannes i naturen, der er magmatisk, kappe, meteorit og andre teorier. Den mest almindelige er dog magmatisk. Det menes, at diamanter dannes i en dybde på omkring 200 km under et tryk på 50.000 atmosfærer og derefter bringes til overfladen sammen med magma under dannelsen af kimberlitrør. Diamanternes alder varierer fra 100 millioner til 2,5 milliarder år. Det er også videnskabeligt bevist, at diamanter kan dannes, når en meteorit rammer jordens overflade, og også findes i selve meteoritten. Krystaller af denne oprindelse er dog ekstremt små og sjældent egnede til forarbejdning.
Diamantindskud
De første indskud, der vardiamanter blev opdaget og udvundet, beliggende i Indien, men i slutningen af det 19. århundrede var de alvorligt udtømte. Men det var der, de mest berømte, store og dyre prøver blev udvundet. Og i det 17. og 19. århundrede blev mineralforekomster opdaget i Brasilien og Sydafrika. Historien er fyldt med legender og fakta om diamantfeberen, som er forbundet specifikt med sydafrikanske miner. De sidst opdagede diamantforekomster er i Canada, deres udvikling begyndte først i det sidste årti af det 20. århundrede.
Minerne i Namibia er særligt interessante, selvom diamantudvinding der er en vanskelig og farlig forretning. Aflejringer af krystaller er koncentreret under et jordlag, som, selvom det komplicerer arbejdet, taler om den høje kvalitet af mineraler. Diamanter, der har rejst flere hundrede kilometer til overfladen med konstant friktion mod andre klipper, er højkvalitets krystaller af lavere kvalitet, der simpelthen ikke kunne modstå en sådan rejse, og derfor er 95% af de udvundne sten af ædelstenskvalitet. Der er også kendte og mineralrige kimberlitrør i Rusland, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania og andre lande.
Diamantbehandling
Diamantbearbejdning kræver stor erfaring, viden og færdigheder. Før arbejdet påbegyndes, er det nødvendigt at studere stenen grundigt for efterfølgende at bevare dens vægt så meget som muligt og slippe af med indeslutninger. Den mest almindelige type diamantslibning er rund, det giver stenen mulighed for at funkle med alle farver og reflektere lyset så positivt som muligt. Men dette arbejde er også det sværeste:en rund diamant har 57 planer, og når den skæres, er det vigtigt at observere de mest præcise proportioner. Også populære typer snit er: oval, dråbevis, hjerte, marquise, smaragd og andre. Der er flere stadier af mineralbehandling:
- markup;
- opdeling;
- savning;
- runding;
- cut.
Det menes stadig, at diamanten efter forarbejdning taber omkring halvdelen af sin vægt.
Diamond-evalueringskriterier
Når diamanter udvindes, er kun 60 % af mineralerne egnede til forarbejdning, de kaldes smykker. Naturligvis er prisen på ru sten meget lavere end prisen på diamanter (mere end to gange). Diamanter værdiansættes i henhold til 4C-systemet:
- Carat (karatvægt) - 1 karat svarer til 0,2 g.
- Farve (farve) - rene hvide diamanter findes næsten aldrig, de fleste mineraler har en vis nuance. Dens værdi afhænger i høj grad af diamantens farve, de fleste af de sten, der findes i naturen, har en gul eller brun farvetone, pink, blå og grønne sten kan findes sjældnere. De mest sjældne, smukke og derfor dyre er mineraler af mættede farver, de kaldes fantasi. De sjældneste er grønne, lilla og sorte.
- Klarhed (klarhed) er også en vigtig indikator, der bestemmer tilstedeværelsen af defekter i stenen og i væsentlig grad påvirker dens værdi.
- Klip (cut) - udseendet af en diamant afhænger meget af snittet. Brydning og refleksion af lysen slags "strålende" udstråling gør denne sten så værdifuld, og den forkerte form eller forhold mellem proportioner under forarbejdning kan fuldstændig ødelægge den.
Fremstilling af kunstige diamanter
Nu giver teknologien dig mulighed for at "dyrke" diamanter, der næsten ikke kan skelnes fra naturlige. Der er flere måder at syntetisere på:
- Oprettelse af HPHT-diamanter er den metode, der er tættest på naturlige forhold. Mineraler er skabt af grafit og frødiamant ved en temperatur på 1400 ° C under et tryk på 50.000 atmosfærer. Denne metode giver dig mulighed for at syntetisere sten af ædelsten.
- Skabelse af CVD-diamanter (filmsyntese) - fremstilling af sten under vakuumforhold ved hjælp af et frø og metan- og brintgasser. Denne metode gør det muligt at syntetisere de reneste mineraler, men de er ekstremt små i størrelse, derfor bruges de hovedsageligt til industrielle formål.
- Eksplosiv fusion er en metode, der producerer små diamantkrystaller ved at detonere sprængstoffer og derefter køle dem ned.
Sådan skelnes en original fra en falsk
Når vi taler om metoder til at bestemme ægtheden af diamanter, er det værd at skelne mellem verifikation af ægtheden af diamanter og uslebne diamanter. En uerfaren person kan forveksle en diamant med kvarts, krystal, andre gennemsigtige mineraler og endda glas. Imidlertid gør en diamants exceptionelle fysiske og kemiske egenskaber det nemt at få øje på en falsk.
BFørst og fremmest er det værd at huske hårdheden. Denne sten er i stand til at ridse enhver overflade, men kun en anden diamant kan efterlade mærker på den. Desuden forbliver sved ikke på en naturlig krystal, hvis du trækker vejret på den. På en våd sten vil der være et mærke som en blyant, hvis du kører aluminium over den. Du kan kontrollere det med en røntgenstråle: en natursten under stråling har en rig grøn farve. Eller se teksten igennem: det vil være umuligt at se den gennem en naturlig diamant. Separat er det værd at bemærke, at stenens naturlighed kan kontrolleres for lysets brydning: Når du bringer originalen til lyskilden, kan du kun se en lysende prik i midten.
