Diamant je prírodný minerál, jeden z najznámejších a najdrahších. Okolo neho koluje množstvo špekulácií a legiend, najmä čo sa týka jeho hodnoty a odhaľovania falzifikátov. Samostatnou témou na štúdium je vzťah diamantu a grafitu. Mnoho ľudí vie, že tieto minerály sú podobné, ale nie každý presne vie, aké. A na otázku, ako sa líšia, nie každý môže odpovedať. Čo vieme o štruktúre diamantu? Alebo kritériá na posudzovanie drahokamov?
Diamantová štruktúra
Diamant je jeden z troch minerálov, ktoré sú kryštalickou modifikáciou uhlíka. Ďalšie dva sú grafit a lonsdaleit, druhý sa nachádza v meteoritoch alebo je vytvorený umelo. A ak sú tieto kamene šesťuholníkové modifikácie, potom typom diamantovej kryštálovej mriežky je kocka. V tomto systéme sú atómy uhlíka usporiadané týmto spôsobom: jeden v každom vrchole a v strede plochy a štyri vo vnútri kocky. Ukazuje sa teda, žeatómy sú usporiadané vo forme štvorstenov a každý atóm je v strede jedného z nich. Častice sú navzájom spojené najsilnejšou väzbou - kovalentnou, vďaka ktorej má diamant vysokú tvrdosť.
Chemické vlastnosti
Zhruba povedané, diamant je čistý uhlík, preto musia byť diamantové kryštály absolútne priehľadné a prepúšťať všetko viditeľné svetlo. Ale na svete nie je nič dokonalé, čo znamená, že tento minerál má aj nečistoty. Predpokladá sa, že maximálny obsah nečistôt v drahokamových diamantoch by nemal presiahnuť 5%. Zloženie diamantu môže zahŕňať pevné aj kvapalné a plynné látky, najčastejšie z nich:
- dusík;
- bór;
- hliník;
- silicon;
- kalcium;
- horčík.
Zloženie môže obsahovať aj kremeň, granáty, olivín, iné minerály, oxidy železa, vodu a iné látky. Často sa tieto prvky nachádzajú v zložení minerálu vo forme mechanických minerálnych inklúzií, ale niektoré z nich môžu nahradiť uhlík v štruktúre diamantu - tento jav sa nazýva izomorfizmus. V tomto prípade môžu inklúzie výrazne ovplyvniť fyzikálne vlastnosti minerálu, jeho farbu, odraz svetla a inklúzie dusíka mu dodávajú luminiscenčné vlastnosti.
Fyzikálne vlastnosti
Štruktúra diamantu určuje jeho fyzikálne vlastnosti, hodnotia sa podľa štyroch kritérií:
- tvrdosť;
- hustota;
- disperzia a lom svetla;
- kryštálová mriežka.
Tvrdosť minerálov sa odhaduje na Mohsovej stupnici, jej skóre v tomto systéme je 10, čo je maximálny ukazovateľ. Ďalším v zozname je korund, jeho ukazovateľ je 9, ale jeho tvrdosť je 150-krát menšia, čo znamená absolútnu prevahu diamantu v tomto ukazovateli.
Tvrdosť minerálu však vôbec neznamená jeho silu. Diamant je dosť krehký a pri údere kladivom sa ľahko zlomí.
Špecifická hmotnosť diamantu (hustota) sa určuje v rozsahu od 3,42 do 3,55 g/cm3. Je určená pomerom hmotnosti minerálu k hmotnosti vody rovnakého objemu.
Okrem tvrdosti má tiež vysoké indexy lomu (2,417-2,421) a disperziu (0,0574). Táto kombinácia vlastností umožňuje, aby bol diamant tým najvzácnejším a ideálnym šperkovým kameňom.
Dôležité sú aj ďalšie fyzikálne vlastnosti minerálu, ako napríklad tepelná vodivosť (900-2300 W/m·K), tiež najvyššia zo všetkých látok. Môžete si tiež všimnúť schopnosť minerálu nerozpúšťať sa v kyselinách a zásadách, vlastnosti dielektrika, nízky koeficient trenia kovu vo vzduchu a vysokú teplotu topenia 3700-4000 °C pri tlaku 11 GPa.
Podobnosti a rozdiely medzi diamantom a grafitom
Uhlík je jedným z najbežnejších prvkov na Zemi, nachádza sa v mnohých látkach, najmä v živých organizmoch. Grafit, podobne ako diamant, sa skladá z uhlíka, ale štruktúry diamantu a grafitu sú veľmi odlišné. Diamant sa môže vplyvom vysokých teplôt bez prístupu kyslíka zmeniť na grafit, no za normálnych podmienok je schopný neobmedzenezostávajú nezmenené, nazýva sa to metastabilita, navyše typom diamantovej kryštálovej mriežky je kocka. Ale grafit je vrstvený minerál, jeho štruktúra vyzerá ako séria vrstiev umiestnených v rôznych rovinách. Tieto vrstvy sú tvorené šesťuholníkmi, ktoré tvoria systém podobný plástu. Silné väzby vznikajú len medzi týmito šesťuholníkmi, no medzi vrstvami sú extrémne slabé, to spôsobuje vrstvenie minerálu. Okrem nízkej tvrdosti grafit absorbuje svetlo a má kovový lesk, ktorý je tiež veľmi odlišný od diamantu.
Tieto minerály sú najvýraznejším príkladom alotropie – javu, pri ktorom látky majú rôzne fyzikálne vlastnosti, hoci pozostávajú z rovnakého chemického prvku.
Pôvod diamantu
Neexistuje jednoznačný názor na to, ako vznikajú diamanty v prírode, existujú magmatické, plášťové, meteoritové a iné teórie. Najbežnejší je však magmatický. Predpokladá sa, že diamanty vznikajú v hĺbke asi 200 km pod tlakom 50 000 atmosfér a potom sa vynášajú na povrch spolu s magmou počas tvorby kimberlitových rúrok. Vek diamantov sa pohybuje od 100 miliónov do 2,5 miliardy rokov. Bolo tiež vedecky dokázané, že diamanty môžu vzniknúť, keď meteorit dopadne na zemský povrch, a tiež sa môžu nachádzať v samotnej meteoritovej skale. Kryštály tohto pôvodu sú však extrémne malé a zriedkavo vhodné na spracovanie.
Vklady diamantov
Prvé vklady, ktoré boliboli objavené a ťažené diamanty, ktoré sa nachádzali v Indii, no koncom 19. storočia boli značne vyčerpané. Práve tam sa však ťažili najznámejšie, veľké a drahé vzorky. A v 17. a 19. storočí boli náleziská nerastov objavené v Brazílii a Južnej Afrike. História je plná legiend a faktov o diamantovej horúčke, ktoré sú spojené konkrétne s juhoafrickými baňami. Posledné objavené náleziská diamantov sú v Kanade, ich rozvoj sa začal až v poslednej dekáde 20. storočia.
Bane v Namíbii sú obzvlášť zaujímavé, hoci tam je ťažba diamantov náročná a nebezpečná záležitosť. Ložiská kryštálov sa sústreďujú pod vrstvou pôdy, čo síce komplikuje prácu, ale hovorí o vysokej kvalite minerálov. Diamanty, ktoré prešli na povrch niekoľko stoviek kilometrov s neustálym trením o iné horniny, sú kvalitné, menej kvalitné kryštály takúto cestu jednoducho nevydržia, a preto je 95% vyťažených kameňov drahokamovej kvality. Známe a na minerály bohaté kimberlitové fajky sú tiež v Rusku, Botswane, Angole, Guinei, Libérii, Tanzánii a ďalších krajinách.
Spracovanie diamantov
Spracovanie diamantov si vyžaduje veľké skúsenosti, znalosti a zručnosti. Pred začatím práce je potrebné dôkladne preštudovať kameň, aby sa následne zachovala jeho hmotnosť čo najviac a zbavili sa inklúzií. Najbežnejší typ diamantového brusu je okrúhly, umožňuje kameňu trblietať sa všetkými farbami a odrážať svetlo čo najpriaznivejšie. Ale táto práca je aj najťažšia:okrúhly diamant má 57 rovín a pri jeho rezaní je dôležité dodržať čo najpresnejšie proporcie. Tiež populárne typy rezu sú: ovál, slza, srdce, markíza, smaragd a iné. Existuje niekoľko stupňov spracovania minerálov:
- markup;
- splitting;
- sawing;
- rounding;
- cut.
Stále sa verí, že diamant po spracovaní stratí asi polovicu svojej hmotnosti.
Kritériá hodnotenia diamantov
Pri ťažbe diamantov je len 60 % minerálov vhodných na spracovanie, nazývajú sa šperky. Prirodzene, cena surových kameňov je oveľa nižšia ako cena diamantov (viac ako dvakrát). Diamanty sa oceňujú podľa systému 4C:
- Karát (váha karátu) – 1 karát sa rovná 0,2 g.
- Farba (farba) – čisto biele diamanty sa takmer vôbec nenachádzajú, väčšina minerálov má určitý odtieň. Jeho hodnota do značnej miery závisí od farby diamantu, väčšina kameňov nachádzajúcich sa v prírode má žltý alebo hnedý odtieň, ružové, modré a zelené kamene možno nájsť menej často. Najvzácnejšie, najkrajšie, a preto drahé sú minerály nasýtených farieb, nazývajú sa fantáziou. Najvzácnejšie sú zelená, fialová a čierna.
- Priezračnosť (čírosť) je tiež dôležitým ukazovateľom, ktorý určuje prítomnosť defektov v kameni a výrazne ovplyvňuje jeho hodnotu.
- Výbrus (brús) – vzhľad diamantu do značnej miery závisí od výbrusu. Lom a odraz svetlaakási "brilantná" žiara robí tento kameň tak cenným a nesprávny tvar alebo pomer proporcií pri spracovaní ho môže úplne zničiť.
Výroba umelých diamantov
Technológia teraz umožňuje „pestovať“diamanty, takmer na nerozoznanie od tých prírodných. Existuje niekoľko spôsobov syntézy:
- Vytvorenie HPHT-diamantov je metóda najbližšie k prírodným podmienkam. Minerály vznikajú z grafitu a zárodočného diamantu pri teplote 1400 °C pod tlakom 50 000 atmosfér. Táto metóda vám umožňuje syntetizovať kamene v kvalite drahokamov.
- Vytvorenie CVD-diamantov (syntéza filmu) - výroba kameňov vo vákuu s použitím zárodku a plynov metánu a vodíka. Táto metóda umožňuje syntetizovať najčistejšie minerály, sú však extrémne malé, preto sa používajú najmä na priemyselné účely.
- Výbušná fúzia je metóda, ktorá vytvára malé diamantové kryštály detonáciou výbušnín a ich následným ochladením.
Ako rozlíšiť originál od falošného
Keď už hovoríme o metódach určovania pravosti diamantov, oplatí sa rozlišovať medzi overovaním pravosti diamantov a neopracovanými diamantmi. Neskúsený človek si môže pomýliť diamant s kremeňom, krištáľom, inými priehľadnými minerálmi a dokonca aj sklom. Výnimočné fyzikálne a chemické vlastnosti diamantu však uľahčujú rozpoznanie falošného.
BV prvom rade stojí za to pamätať na tvrdosť. Tento kameň je schopný poškriabať akýkoľvek povrch, ale stopy na ňom môže zanechať len iný diamant. Taktiež pot nezostáva na prírodnom kryštáli, ak naň dýchate. Na mokrom kameni bude značka ako ceruzka, ak po nej prejdete hliníkom. Môžete to skontrolovať pomocou röntgenového žiarenia: prírodný kameň pod žiarením má bohatú zelenú farbu. Alebo si ho prezrite v texte: cez prírodný diamant to nebude možné rozoznať. Samostatne stojí za zmienku, že prirodzenosť kameňa je možné skontrolovať na lom svetla: po privedení originálu k svetelnému zdroju uvidíte v strede iba svetelnú bodku.
