Diamant je přírodní minerál, jeden z nejznámějších a nejdražších. Kolem něj koluje mnoho spekulací a legend, zejména s ohledem na jeho hodnotu a odhalování padělků. Samostatným tématem pro studium je vztah mezi diamantem a grafitem. Mnoho lidí ví, že tyto minerály jsou podobné, ale ne každý přesně ví, jaké. A na otázku, jak se liší, také ne každý dokáže odpovědět. Co víme o struktuře diamantu? Nebo kritéria pro posuzování drahokamů?
Struktura diamantu
Diamant je jedním ze tří minerálů, které jsou krystalickou modifikací uhlíku. Další dva jsou grafit a lonsdaleit, druhý lze nalézt v meteoritech nebo jej uměle vytvořit. A pokud jsou tyto kameny šestihrannými modifikacemi, pak typem krystalové mřížky diamantu je krychle. V tomto systému jsou atomy uhlíku uspořádány tímto způsobem: jeden v každém vrcholu a ve středu plochy a čtyři uvnitř krychle. Tak se ukazuje, žeatomy jsou uspořádány ve formě čtyřstěnů a každý atom je ve středu jednoho z nich. Částice jsou propojeny nejsilnější vazbou - kovalentní, díky níž má diamant vysokou tvrdost.
Chemické vlastnosti
Zhruba řečeno, diamant je čistý uhlík, proto musí být diamantové krystaly absolutně průhledné a propouštět veškeré viditelné světlo. Ale na světě není nic dokonalého, což znamená, že tento minerál má také nečistoty. Předpokládá se, že maximální obsah nečistot v drahých diamantech by neměl překročit 5%. Složení diamantu může zahrnovat pevné i kapalné a plynné látky, nejběžnější z nich:
- dusík;
- bor;
- hliník;
- silicon;
- vápník;
- magnesium.
Složení může také obsahovat křemen, granáty, olivín, další minerály, oxidy železa, vodu a další látky. Často se tyto prvky nacházejí ve složení minerálu ve formě mechanických minerálních inkluzí, ale některé z nich mohou nahradit uhlík ve struktuře diamantu - tento jev se nazývá izomorfismus. V tomto případě mohou inkluze významně ovlivnit fyzikální vlastnosti minerálu, jeho barvu, odraz světla a inkluze dusíku mu dodávají luminiscenční vlastnosti.
Fyzikální vlastnosti
Struktura diamantu určuje jeho fyzikální vlastnosti, hodnotí se podle čtyř kritérií:
- tvrdost;
- hustota;
- disperze a lom světla;
- krystalová mřížka.
Tvrdost minerálů se odhaduje na Mohsově stupnici, její skóre v tomto systému je 10, to je maximální ukazatel. Dalším v seznamu je korund, jeho ukazatel je 9, ale jeho tvrdost je 150krát menší, což znamená absolutní převahu diamantu v tomto ukazateli.
Tvrdost minerálu však vůbec neznamená jeho sílu. Diamant je poměrně křehký a při úderu kladivem se snadno zlomí.
Měrná hmotnost diamantu (hustota) se určuje v rozmezí od 3,42 do 3,55 g/cm3. Je určena poměrem hmotnosti minerálu k hmotnosti vody stejného objemu.
Kromě tvrdosti má také vysoké indexy lomu (2,417-2,421) a disperzi (0,0574). Tato kombinace vlastností umožňuje diamantu být nejvzácnějším a ideálním šperkařským kamenem.
Důležité jsou i další fyzikální vlastnosti minerálu, jako je tepelná vodivost (900-2300 W/m·K), rovněž nejvyšší ze všech látek. Můžete si také všimnout schopnosti minerálu nerozpouštět se v kyselinách a zásadách, vlastnosti dielektrika, nízký koeficient tření kovu ve vzduchu a vysoký bod tání 3700-4000 °C při tlaku 11 GPa.
Podobnosti a rozdíly mezi diamantem a grafitem
Uhlík je jedním z nejrozšířenějších prvků na Zemi, nachází se v mnoha látkách, zejména v živých organismech. Grafit je stejně jako diamant tvořen uhlíkem, ale struktury diamantu a grafitu se velmi liší. Diamant se může vlivem vysokých teplot bez přístupu kyslíku proměnit v grafit, ale za normálních podmínek je schopen neomezenězůstávají nezměněny, tomu se říká metastabilita, navíc typem diamantové krystalové mřížky je krychle. Ale grafit je vrstvený minerál, jeho struktura vypadá jako řada vrstev umístěných v různých rovinách. Tyto vrstvy jsou tvořeny šestiúhelníky, které tvoří systém podobný plástům. Pevné vazby se tvoří pouze mezi těmito šestiúhelníky, ale mezi vrstvami jsou extrémně slabé, to způsobuje vrstvení minerálu. Kromě své nízké tvrdosti grafit absorbuje světlo a má kovový lesk, který je také velmi odlišný od diamantu.
Tyto minerály jsou nejvýraznějším příkladem alotropie – jevu, při kterém mají látky různé fyzikální vlastnosti, ačkoli se skládají ze stejného chemického prvku.
Původ diamantu
Neexistuje jednoznačný názor na to, jak se diamanty v přírodě tvoří, existují magmatické, plášťové, meteoritové a další teorie. Nejběžnější je však magmatický. Předpokládá se, že diamanty vznikají v hloubce asi 200 km pod tlakem 50 000 atmosfér a poté jsou vyneseny na povrch spolu s magmatem během tvorby kimberlitových trubek. Stáří diamantů se pohybuje od 100 milionů do 2,5 miliardy let. Bylo také vědecky dokázáno, že diamanty mohou vznikat, když meteorit dopadne na zemský povrch, a také se mohou nacházet v samotné hornině meteoritu. Krystaly tohoto původu jsou však extrémně malé a zřídka vhodné ke zpracování.
Vklady diamantů
První vklady, které bylybyly objeveny a těženy diamanty, nacházející se v Indii, ale koncem 19. století byly značně vyčerpány. Právě tam se však těžily ty nejznámější, velké a nejdražší vzorky. A v 17. a 19. století byla objevena ložiska nerostů v Brazílii a Jižní Africe. Historie je plná legend a faktů o diamantové horečce, které jsou spojeny konkrétně s jihoafrickými doly. Poslední objevená naleziště diamantů jsou v Kanadě, jejich rozvoj začal až v posledním desetiletí 20. století.
Obzvláště zajímavé jsou doly v Namibii, i když tamní těžba diamantů je obtížná a nebezpečná záležitost. Ložiska krystalů se soustřeďují pod vrstvou půdy, což sice komplikuje práci, ale vypovídá o vysoké kvalitě minerálů. Diamanty, které urazily na povrch několik set kilometrů s neustálým třením o jiné horniny, jsou vysoce kvalitní, méně kvalitní krystaly takovou cestu prostě nevydrží, a proto je 95 % těžených kamenů drahokamové kvality. Známé a na minerály bohaté kimberlitové dýmky jsou také v Rusku, Botswaně, Angole, Guineji, Libérii, Tanzanii a dalších zemích.
Zpracování diamantů
Zpracování diamantů vyžaduje velké zkušenosti, znalosti a dovednosti. Před zahájením práce je nutné kámen důkladně prostudovat, aby se následně co nejvíce zachovala jeho hmotnost a zbavili se vměstků. Nejběžnějším typem brusu diamantu je kulatý, umožňuje kamenu jiskřit všemi barvami a odrážet světlo co nejpříznivěji. Ale tato práce je také nejobtížnější:kulatý diamant má 57 rovin a při jeho řezání je důležité dodržet co nejpřesnější proporce. Také oblíbené typy řezu jsou: ovál, slza, srdce, markýza, smaragd a další. Existuje několik fází zpracování minerálů:
- markup;
- splitting;
- sawing;
- rounding;
- cut.
Stále se věří, že po zpracování diamant ztratí asi polovinu své hmotnosti.
Kritéria hodnocení diamantů
Při těžbě diamantů je pouze 60 % minerálů vhodných ke zpracování, říká se jim šperky. Cena surových kamenů je přirozeně mnohem nižší než cena diamantů (více než dvakrát). Diamanty se oceňují podle systému 4C:
- Karát (váha v karátu) – 1 karát se rovná 0,2 g.
- Barva (barva) - čistě bílé diamanty se téměř nikdy nenacházejí, většina minerálů má určitý odstín. Jeho hodnota do značné míry závisí na barvě diamantu, většina kamenů nalezených v přírodě má žlutý nebo hnědý odstín, růžové, modré a zelené kameny lze nalézt méně často. Nejvzácnější, krásné, a proto drahé jsou minerály nasycených barev, nazývají se fantazie. Nejvzácnější jsou zelená, fialová a černá.
- Čistota (čistota) je také důležitým ukazatelem, který určuje přítomnost vad kamene a významně ovlivňuje jeho hodnotu.
- Výbrus (brus) – vzhled diamantu do značné míry závisí na brusu. Lom a odraz světladruh "brilantního" záření činí tento kámen tak cenným a špatný tvar nebo poměr proporcí při zpracování jej může zcela zničit.
Výroba umělých diamantů
Nyní technologie umožňuje „pěstovat“diamanty, téměř k nerozeznání od těch přírodních. Existuje několik způsobů, jak syntetizovat:
- Vytvoření HPHT-diamantů je metoda nejbližší přírodním podmínkám. Minerály vznikají z grafitu a zárodečného diamantu při teplotě 1400 °C pod tlakem 50 000 atmosfér. Tato metoda vám umožňuje syntetizovat kameny v kvalitě drahokamů.
- Vytváření CVD-diamantů (filmová syntéza) - výroba kamenů ve vakuu za použití semene a plynů metanu a vodíku. Tato metoda umožňuje syntetizovat nejčistší minerály, jsou však extrémně malé velikosti, proto se používají především pro průmyslové účely.
- Výbušná fúze je metoda, která vytváří malé diamantové krystaly odpálením výbušnin a jejich následným ochlazením.
Jak odlišit originál od padělku
Když už mluvíme o metodách určování pravosti diamantů, je vhodné rozlišovat mezi ověřováním pravosti diamantů a surovými diamanty. Nezkušený člověk si může splést diamant s křemenem, křišťálem, jinými průhlednými minerály a dokonce i se sklem. Výjimečné fyzikální a chemické vlastnosti diamantu však usnadňují odhalení padělku.
BV první řadě je vhodné připomenout tvrdost. Tento kámen je schopen poškrábat jakýkoli povrch, ale stopy na něm může zanechat pouze jiný diamant. Také pot nezůstává na přírodním krystalu, pokud na něj dýcháte. Na mokrém kameni bude značka jako tužka, pokud po něm přejedete hliníkem. Můžete to zkontrolovat rentgenem: přírodní kámen pod zářením má sytě zelenou barvu. Nebo se přes něj podívejte do textu: přes přírodní diamant to nebude možné rozeznat. Samostatně stojí za zmínku, že přirozenost kamene lze zkontrolovat z hlediska lomu světla: po přivedení originálu ke zdroji světla uvidíte uprostřed pouze světelnou tečku.
