Prirodni mineralni dijamant: struktura, fizikalna i kemijska svojstva

Diamond je prirodni mineral, jedan od najpoznatijih i skuplji. Oko njega ide puno spekulacija i legendi, osobito u pogledu njegove vrijednosti i otkrivanja krivotvorina. Zasebna tema za proučavanje je odnos između dijamanta i grafita. Mnogi znaju da su ti minerali slični, ali ne i svi znaju što je to. A pitanje o tome što su različiti, također, ne može svatko odgovoriti. A što znamo o strukturi dijamanta? Ili o kriterijima za vrednovanje dragog kamenja?

Struktura dijamanta

Diamond je jedan od tri minerala, što je kristalna modifikacija ugljika. Druga dva su grafit i lonsdaleit, drugi se može naći u meteorijama ili umjetno stvoren. A ako su ta kamenja šesterokutne izmjene, onda je vrsta kristalne rešetke dijamanta kocka. U ovom sustavu atomi ugljika su tako uređeni: jedan na svakom vrhu i središte lica, a četiri unutar kocke. Tako se ispostavlja da su atomi raspoređeni u obliku tetraedra, a svaki atom je u središtu jednog od njih. Čestice su međusobno povezane najjačom vezom - kovalentnom, tako da dijamant ima veliku tvrdoću.

Kemijska svojstva

Grubo govoreći, dijamant je čisti ugljik, prema tome, kristali dijamanta moraju biti apsolutno prozirni i pustiti kroz svu vidljivu svjetlost. Ali u svijetu nema ničeg idealnog, što znači da taj mineral također ima nečistoće. Vjeruje se da maksimalni sadržaj nečistoća u dijamantima nakita ne smije prelaziti 5%. Sastav dijamanta može uključivati ​​i čvrste i tekuće i plinovite tvari, od kojih su najčešće:

• dušik;
• bor;
• aluminij;
• silicij;
• kalcij;
• magnezij.

Također, sastav može sadržavati kvarc, granat, olivin, druge minerale, željezne okside, vodu i druge tvari. Često se ovi elementi nalaze u mineralima u obliku mehaničkih mineralnih inkluzija, ali neki od njih mogu zamijeniti ugljik u dijamantnoj strukturi - taj fenomen se zove isomorfizam. U ovom slučaju, uključke mogu značajno utjecati fizikalna svojstva minerala, na svojoj boji, odraz svjetla, i uključivanje dušika daje joj luminescentna svojstva.

Fizička svojstva

Struktura dijamanta određuje njezina fizička svojstva, procjenjuju se prema četiri kriterija:

• tvrdoća;
• gustoća;
• disperzija i lom svjetlosti;
• kristalna rešetka.

Tvrdoća minerala procjenjuje se za razmjera Mohs, Procjena ovog sustava je 10, to je maksimalni broj. Sljedeći korund na popisu, indeks je 9, ali njegova tvrdoća je manje od 150 puta, što znači apsolutnu superiornost dijamanta u ovom indikatoru.

Međutim, tvrdoća minerala ne znači njezinu snagu. Dijamant je dovoljno krhko i lako se slomi ako ga udarite čekićem.

Specifična težina dijamanta (gustoća) određuje se u intervalima od 3,42 do 3,55 g / cm³. Određuje se u omjeru težine minerala prema težini vode istog volumena.

Pored tvrdoće, ona ima i visoke refrakcijske indekse svjetlosti (2,417-2,421) i disperziju (0,0574). Ova kombinacija svojstava omogućuje da dijamant bude najdragocjeniji i idealni dragulj kamena.

Također su važne i druga fizikalna svojstva minerala, kao što su toplinska vodljivost (900-2300 W / mmdot-K), i najviša od svih tvari. Također se može primijetiti sposobnost minerala da se ne otopi u kiselinama i lužinama, svojstvima dielektričnog, niskom koeficijentu trenja za metal u zraku i visokom točkom taljenja od 3700-4000 ° C pri tlaku od 11 GPa.

Sličnosti i razlike između dijamanta i grafita

Carbon je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji, nalazi se u mnogim tvarima, osobito u živim organizmima. Grafit, poput dijamanta, sastoji se od ugljika, ali struktura dijamanta i grafita je vrlo različita. Dijamant se može pretvoriti u grafit pod utjecajem visokih temperatura bez pristupa kisiku, ali u normalnim uvjetima može ostati na neodređeno vrijeme na neodređeno vrijeme, to se zove metastabilnost, osim vrste kristalne rešetke dijamanta je kocka. Ali grafit je slojeviti mineral, njegova struktura izgleda kao niz slojeva smještenih u različitim ravninama. Ovi slojevi su sastavljeni od šesterokutnih oblika koji tvore sustav sličan saviću. Čvrste veze formiraju se samo između tih heksagona, ali između slojeva su izuzetno slabe, a to uzrokuje stratifikaciju minerala. Osim niske tvrdoće, grafit apsorbira svjetlost i ima metalni sjaj, koji se također jako razlikuje od dijamanta.

Ti su minerali najistaknutiji primjer alotropije - fenomen u kojem tvari imaju različita fizikalna svojstva, iako se sastoje od jednog kemijskog elementa.

Podrijetlo dijamanta

Ne postoji nedvosmisleno mišljenje o tome kako se dijamanti formiraju u prirodi, postoje magmatske, plašt, meteorit i druge teorije. Međutim, najčešći je magmatski. Vjeruje se da se dijamanti formiraju na dubini od oko 200 km pod tlakom od 50.000 atmosfere, a zatim se prenose na površinu zajedno s magom tijekom formiranja kimberlitskih cijevi. Dob dijamanta varira od 100 milijuna do 2,5 milijardi godina. Također je znanstveno dokazano da se dijamanti mogu pojaviti kada meteorit pogoduje površinu zemlje, a također je i sam meteorit. Međutim, kristali ovog podrijetla su izuzetno male veličine i rijetko su prikladni za obradu.

Depoziti dijamanata

Prvo polje, koji je otkrio i minirano dijamanti, koji se nalazi u Indiji, ali do kraja XIX stoljeća su jako iscrpljena. Međutim, tamo su proizvedeni najpoznatiji, veliki i skupi uzorci. U XVII i XIX stoljeću pronađeni su mineralni naslage u Brazilu i Južnoj Africi. Povijest je puna legendi i činjenica o dijamantnoj groznici, koje su povezane s južnoafričkim minama. Najnoviji otkriveni odlomci dijamanata nalaze se u Kanadi, njihov razvoj započeo je tek u posljednjem desetljeću 20. stoljeća.

Posebno su zanimljive namibijske mina, iako je dijamantno rudarstvo složeno i opasno poslovanje. Depoziti kristala su koncentrirani pod slojem tla, što čak i komplicira rad, ali govori o visokoj kvaliteti minerala. Dijamanti koji su prošli nekoliko stotina kilometara na površinu stalnim trenjem protiv drugih stijena su visokokvalitetni, manje kvalitetni kristali jednostavno ne bi mogli podnijeti takvo putovanje, pa stoga 95% miniranih kamenčića ima kvalitetu nakita. Također poznat i bogat mineralima kimberlite cijevi postoje u Rusiji, Bocvani, Angoli, Gvineji, Liberiji, Tanzaniji i drugim zemljama.

Obrada dijamanta

Obrada dijamanata zahtijeva puno iskustva, znanja i vještina. Prije nego što počnete raditi, potrebno je temeljito proučiti kamen, kako bi naknadno zadržali svoju težinu što je više moguće i dobili osloboditi od impregnacije. Najčešći oblik dijamantnog rezanja je okrugli, dopušta kamenu igranje sa svim bojama i što više reflektira svjetlo. Ali takav je rad i najteži: krug dijamant ima 57 zrakoplova, a kod rezanja važno je promatrati točne omjere. Također popularne vrste rezova su: ovalni, suza, srce, marquis, smaragd i drugi. Postoji nekoliko faza obrade minerala:

• izgled;
• cijepanje;
• piljenje;
• zaokruživanje;
• rez.

Do sada se vjeruje da nakon prerade dijamant gubi otprilike polovinu svoje težine.

Kriteriji za procjenu dijamanata

Kada se miniraju dijamanti, samo 60% minerala pogodno je za obradu, zovu se nakit. Naravno, cijena grubog kamenja znatno je niža od cijene dijamanata (više od dva puta). Vrednovanje dijamanata provodi se prema sustavu 4C:

1. Karat (karatna težina) - 1 karat jednaka je 0,2 g.
2. Boja - čisti bijeli dijamanti praktički se ne pojavljuju, većina minerala ima određenu hladovinu. Boja dijamanta u velikoj mjeri ovisi o njegovoj vrijednosti, većina kamena u prirodi ima žutu ili smeđu boju, rjeđe možete pronaći ružičasto, plavo i zeleno kamenje. Najrjeđih, najljepših i stoga skupe minerale bogate nijanse, zovu se fantazija. Najrjeđi od njih su zeleni, ljubičasti i crni.
3. Jasnoća (čistoća) također je važan pokazatelj koji određuje prisutnost grešaka u kamenu i značajno utječe na njegovu cijenu.
4. Izrežite (rez) - oblik dijamanta uvelike ovisi o rezu. Refrakcija i refleksija svjetlosti, svojevrsni "dijamantni" sjaj čine ovaj kamen toliko vrijednim, a krivi oblik ili udio proporcija tijekom obrade može ga pokvariti.

Proizvodnja umjetnih dijamanata

Sada, tehnologija vam omogućuje da "rastu" dijamante, gotovo nerazlučiv od prirodnih dijamanata. Postoji nekoliko načina za sintezu:

1. Stvaranje dijamanata HPHT-a najbliže je prirodnim uvjetima. Minerali su izrađeni od grafitnog i sjemenskog dijamanta na temperaturi od 1400 ° C pod tlakom od 50.000 atmosfere. Ova metoda omogućuje sintetizaciju kamena kakvoće nakita.
2. Stvaranje CVD dijamanata (sinteza filma) - izrada kamena u vakuumskim uvjetima pomoću sjemena i plinova metana i vodika. Ova metoda omogućuje sintezu najčišćih minerala, iako izuzetno malih, jer su uglavnom industrijske uporabe.
3. Eksplozivna sinteza - ova metoda omogućuje dobivanje malih kristala dijamanta detonacijom eksploziva i hlađenja.
   

Kako razlikovati izvornik od krivotvorenja

Govoreći o metodama za određivanje autentičnosti dijamant, to je vrijedno razlikovati autentičnosti dijamanata i grube dijamante. Neiskusna osoba može zbuniti dijamant s kvarcem, kristalima, drugim prozirnim mineralima, pa čak i sa staklom. Ipak, izuzetna fizikalna i kemijska svojstva dijamanta olakšavaju prepoznavanje krivotvorine.

Prije svega, vrijedi spomenuti tvrdoću. Ovaj kamen je u stanju ogrebati svaku površinu, ali na njemu samo drugi dijamant može ostaviti tragove. Također na prirodnom kristalu nema isparavanja, ako dišete na njemu. Na vlažnom kamenu bit će trag poput olovke ako ga držite aluminijem. Možete ga provjeriti rendgenskim zračenjem: prirodni kamen pod zračenjem ima zasićenu zelenu boju. Ili pogledajte kroz tekst: prirodnim dijamantom neće biti moguće otkriti. Posebno je vrijedno napomenuti da se prirodnost kamena može provjeriti zbog lomljenja svjetlosti: dovođenjem izvora izvor svjetlosti vidjet ćete samo svjetlosnu točku u sredini.