Přírodní minerální diamant: struktura, fyzikální a chemické vlastnosti

Diamond je přírodní minerál, jeden z nejslavnějších a nejdražších. Kolem něj jde spousta spekulací a legend, zejména pokud jde o jeho hodnotu a odhalování padělků. Samostatným tématem studia je vztah mezi diamanty a grafitem. Mnozí vědí, že tyto minerály jsou podobné, ale nikdo neví, co to je. A otázka toho, co se liší, ne každý může odpovědět. A co víme o struktuře diamantu? Nebo o kritériích pro oceňování drahých kamenů?

Struktura diamantu

Diamant je jedním ze tří minerálů, což je krystalická modifikace uhlíku. Další dvě jsou grafit a lonsdaleite, druhá se nachází v meteoritech nebo uměle vytvořená. A pokud jsou tyto kameny šestiúhelníkovými modifikacemi, potom je typ krystalové mřížky diamantu kostkou. V tomto systému jsou atomy uhlíku uspořádány tímto způsobem: jeden na každém vrcholu a středu obličeje a čtyři uvnitř krychle. Ukazuje se tedy, že atomy jsou uspořádány ve formě tetrahedry a každý atom je v centru jednoho z nich. Částice jsou spojeny nejsilnějšími vazbami - kovalentní, takže diamant má vysokou tvrdost.

Chemické vlastnosti

Zhruba řečeno, diamant je čistý uhlík, proto krystaly diamantu musí být absolutně průhledné a procházet všemi viditelnými světly. Ale na světě není nic ideálního, což znamená, že tento minerál má také nečistoty. Předpokládá se, že maximální obsah nečistot v diamantech by neměl překročit 5%. Složení diamantu může zahrnovat jak pevné, tak i kapalné a plynné látky, z nichž nejběžnější jsou:

• dusík;
• bor;
• hliník;
• křemík;
• vápník;
• hořčíku.

Také kompozice může obsahovat křemen, granáty, olivin, další minerály, oxidy železa, vodu a další látky. Často se tyto prvky nacházejí v minerálech ve formě mechanických minerálních inkluzí, ale některé z nich mohou nahradit uhlík v diamantové struktuře - tento jev se nazývá isomorfismus. V tomto případě mohou mít vjemy významný vliv fyzikální vlastnosti minerálu, na jeho barvě, odraz světla, a zahrnutí dusíku mu dává luminiscenční vlastnosti.

Fyzikální vlastnosti

Struktura diamantu určuje jeho fyzikální vlastnosti, jsou hodnoceny podle čtyř kritérií:

• tvrdost;
• hustota;
• disperze a refrakce světla;
• krystalová mřížka.

Tvrdost minerálů se odhaduje podle rozsah Mohs, Jeho odhad pro tento systém je 10, to je maximální hodnota. Další korundu v seznamu, jeho index je 9, ale jeho tvrdost je méně než 150krát, což znamená absolutní nadřazenost diamantu v tomto ukazateli.

Tvrdost minerálu však neznamená její sílu. Diamant je dostatečně křehký a snadno se rozbije, pokud ho zasáhnete kladivkem.

Specifická hmotnost diamantu (hustota) se stanoví v intervalu od 3,42 do 3,55 g / cm³. Stanoví se v poměru hmotnosti minerálu k hmotnosti vody stejného objemu.

Kromě tvrdosti má i vysoké indexy lomu světla (2,417-2,421) a disperze (0,0574). Tato kombinace vlastností umožňuje diamantu být nejcennějším a ideálním klenotovým kamenem.

Je také důležité, a další fyzikální vlastnosti minerálu, jako je například tepelná vodivost (900 až 2300 W / mmiddot-K), jak je nejvyšší ze všech látek. Může být také poznamenat, minerální schopnost nerozpouští ve kyselinám a louhům, dielektrické vlastnosti, nízký koeficient tření v kovů vzduchu a vysokou teplotu tání 3700-4000 ° C a při tlaku 11 GPa.

Podobnosti a rozdíly mezi diamanty a grafitem

Uhlí je jedním z nejběžnějších prvků na Zemi, nachází se v mnoha látkách, zejména v živých organismech. Grafit, jako diamant, se skládá z uhlíku, ale struktura diamantu a grafitu je velmi odlišná. Diamant může být převedena na grafitu, při vysokých teplotách bez kyslíku, ale za normálních podmínek je schopný zůstat na neurčitou dobu beze změny, to je označován jako metastabilita, ke stejnému typu krystalové mřížky diamantu - krychle. Grafit je vrstvený minerál, jeho struktura vypadá jako řada vrstev umístěných v různých rovinách. Tyto vrstvy jsou tvořeny šestiúhelníky, které tvoří systém podobný voštinové struktuře. Silné vazby jsou vytvořeny pouze mezi šestiúhelníků, ale mezi vrstvami, které jsou velmi slabé, a to způsobuje, že rozvrstvení minerálu. Kromě nízké tvrdosti grafit absorbuje světlo a má kovový lesk, který se také velmi liší od diamantu.

Tyto minerály jsou nejpozoruhodnějším příkladem alotropie - fenoménu, ve kterém mají látky různé fyzikální vlastnosti, přestože se skládají z jediného chemického prvku.

Původ diamantu

Neexistuje jediný názor o tom, jak jsou diamanty vytvořený v přírodě existuje magmatická, plášť, meteorit i jiné teorie. Nejčastější je však magmatický. Předpokládá se, že diamanty jsou vytvořeny v hloubce asi 200 km při tlaku 50 000 MPa, a potom nanesena na povrch spolu s magma během tvoření kimberlitových potrubí. Věk diamantů se pohybuje od 100 milionů do 2,5 miliardy let. Také vědecky je dokázáno, že diamanty mohou být vytvořeny meteoritu na zemském povrchu, ale také v samotné meteoritů skalách. Krystaly tohoto původu jsou však extrémně malé a jsou zřídka vhodné pro zpracování.

Vklady diamantů

První ložiska, ve kterých byly objeveny a těženy diamanty, byly umístěny v Indii, ale do konce 19. století byly těžce vyčerpány. Nicméně, tam byly vyrobeny nejslavnější, velké a drahé vzorky. A v 17. a 19. století byly ložiska nerostů objeveny v Brazílii a Jižní Africe. Historie je plná legend a faktů o diamantové horečce, které jsou spojeny s jižními africkými minami. Nejnovější zjištěné diamantové ložiska jsou v Kanadě, jejich vývoj začal až v posledním desetiletí 20. století.

Namibijské doly jsou obzvláště zajímavé, i když diamantová těžba je složitá a nebezpečná. Depozita krystalů koncentrují pod vrstvou zeminy, která sice komplikuje práci, ale říká, že vysoce kvalitní minerální látky. Diamanty, které prošly cestu z několika set kilometrů k povrchu s konstantní tření s jinými kameny jsou high-grade, nižší kvalita krystaly prostě nebude stát takovou cestu, ale proto, že 95% z ražených kamenů - kvalita gem. Také známá a bohatá na minerály kimberlite potrubí existují v Rusku, Botswane, Angole, Guineji, Libérii, Tanzanii a dalších zemích.

Diamantové zpracování

Diamantové zpracování vyžaduje mnoho zkušeností, znalostí a dovedností. Než začnete pracovat, je třeba důkladně prozkoumat kámen, aby se co nejvíce udržel jeho váha a zbavil se impregnace. Nejběžnější typ řezání diamantů je kulatý, umožňuje kamenům hrát se všemi barvami a co nejvíce odrážet světlo. Ale tato práce je také nejtěžší: kulatý diamant má 57 rovin a při řezání je důležité dodržet přesné rozměry. Také oblíbené druhy řezu jsou: ovál, slza, srdce, markýza, smaragd a další. Existuje několik fází zpracování nerostů:

• označení;
• dělení;
• řezání;
• zaokrouhlení;
• řez.

Až dosud se předpokládá, že po zpracování ztratí diamant přibližně polovinu své hmotnosti.

Kritéria pro odhadování diamantů

Při těžbě diamantů je pro zpracování jen 60% minerálů nazýváno šperky. Samozřejmě, cena drsných kamenů je výrazně nižší než cena diamantů (více než dvakrát). Ocenění diamantů se provádí podle systému 4C:

1. Karát (hmotnost karátů) - 1 karát se rovná 0,2 g.
2. Barva - čistě bílé diamanty se prakticky nevyskytují, většina minerálů má určitý odstín. Z barevného diamantu jeho hodnota závisí do značné míry na většinu přirozeně se vyskytujících kamenů jsou žluté nebo hnědé zabarvení, někdy můžete najít růžové, modré a zelené kameny. Nejvíce vzácné, krásné a proto drahé jsou minerály bohatých odstínů, které se nazývají fantasy. Nejvzácnější z nich jsou zelené, fialové a černé.
3. Jasnost (čistota) je také důležitým indikátorem, který určuje přítomnost vad v kameně a významně ovlivňuje jeho náklady.
4. Řez (řez) - tvar diamantu velmi závisí na řezu. Lom a odraz světla, jakousi „diamant“ světla činí tento kámen tak cenný, a nepravidelný tvar nebo poměr rozměrů při zpracování může úplně zničit.

Výroba umělých diamantů

Technologie nyní umožňuje "růst" diamantů, prakticky nerozeznatelných od přírodních diamantů. Existuje několik způsobů, jak syntetizovat:

1. Tvorba diamantů HPHT je nejblíže přírodním podmínkám. Minerály jsou tvořeny z grafitu a semenného diamantu při teplotě 1400 ° C pod tlakem 50 000 atmosfér. Tato metoda umožňuje syntetizovat kameny kvality šperků.
2. Tvorba diamantů CVD (syntéza filmu) - vytváření kamenů ve vakuu za použití semen a plynů z methanu a vodíku. Tato metoda umožňuje syntetizovat nejčistší minerály, ačkoli extrémně malé, protože jsou převážně průmyslové.
3. Výbušná syntéza - tato metoda vám umožňuje získat malé krystaly diamantu detonací výbušnin a pak chlazením.
   

Jak rozlišit originál od padělání

Když mluvíme o metodách určování pravosti diamantů, stojí za to rozlišovat mezi ověření pravosti diamantů a surových diamantů. Nezkušený člověk může zmást diamant s křemenem, křišťálem, jinými průhlednými minerály a dokonce se sklem. Nicméně výjimečné fyzikální a chemické vlastnosti diamantu usnadňují identifikaci padělku.

Za prvé, stojí za to pamatovat tvrdost. Tento kámen je schopen poškrábat jakýkoli povrch, ale na něm může jen zbytek diamantu zanechat stopy. Také na přírodním krystalu není odpařování, pokud na něj dýcháte. Na mokrém kameni bude stopa jako tužka, pokud ji držíte přes hliník. Můžete jej zkontrolovat rentgenem: přírodní kámen pod radiací má sytě zelenou barvu. Nebo se na to podívejme na text: prostřednictvím přírodního diamantu to nebude možné dokázat. Samostatně stojí za zmínku, že přirozenost kamene může být kontrolována na lom světla: tím, že světlo přivede na originál, můžete vidět pouze světelný bod ve středu.