Naravni mineralni diamant: struktura, fizikalne in kemijske lastnosti

Diamond je naravni mineral, eden najbolj znanih in dragih. Okoli njega gre veliko špekulacij in legend, zlasti kar zadeva njegovo vrednost in odkrivanje ponaredkov. Posebna tema za študij je razmerje med diamantom in grafitom. Mnogi vedo, da so ti minerali podobni, vendar vsi ne vedo, kaj je. Tudi vprašanje, kaj so drugačni, ne moremo odgovoriti vsakdo. In kaj vemo o strukturi diamanta? Ali o merilih za vrednotenje dragih kamnov?

Struktura diamanta

Diamond je eden od treh mineralov, ki je kristalna modifikacija ogljika. Druga dva sta grafit in lonsdaleit, druga pa v meteoritih ali umetno ustvarjena. In če so ti kamni šesterokotne modifikacije, potem je kristalna mreža diamanta kockasta. V tem sistemu so atomi ogljika razporejeni na ta način: ena na vsako točko in sredino obraza ter štiri v notranjosti kocke. Tako se izkaže, da so atomi razporejeni v obliki tetrahedra in vsak atom je v središču enega od njih. Delci so povezani z najmočnejšim vezalnim - kovalentnim, tako da ima diamant visoko trdoto.

Kemijske lastnosti

Grobo rečeno je diamant čisti ogljik, zato morajo biti kristali diamanta popolnoma prozorni in pustiti skozi vse vidne svetlobe. Toda na svetu ni nič idealnega, kar pomeni, da ima ta mineral tudi nečistoče. Menijo, da največja vsebnost nečistoč v nakit diamanti ne sme presegati 5%. Sestava diamanta lahko vključuje trdne in tekoče in plinaste snovi, med katerimi so najpogostejši:

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

Sestava lahko vključuje tudi kremen, granate, olivin, druge minerale, železove okside, vodo in druge snovi. Pogosto so ti elementi najdeni v mineralu v obliki mehanskih mineralnih vključkov, nekateri pa lahko nadomestijo ogljik v diamantni strukturi - ta pojav se imenuje izomorfizem. V tem primeru lahko vključki pomembno vplivajo fizikalne lastnosti mineralov, na njeni barvi, odsev luči, in vključitev dušika daje luminescentne lastnosti.

Fizične lastnosti

Struktura diamanta določa njegove fizikalne lastnosti, ocenjujejo jih po štirih merilih:

• trdota;
• gostota;
• disperzija in lomljivost svetlobe;
• kristalna mreža.

Trdnost mineralov je ocenjena z obseg Mohsa, Njegova ocena za ta sistem je 10, to je največja številka. Naslednji korund na seznamu, njegov indeks je 9, vendar je njegova trdota manj za 150-krat, kar pomeni absolutno superiornost diamanta v tem indikatorju.

Vendar trdota mineralov ne pomeni njene moči. Diamant je dovolj krhek in zlahka zlomi, če ga udariš s kladivom.

Specifična teža diamanta (gostota) se določi v intervalu od 3,42 do 3,55 g / cm³. Določi se v razmerju med težo mineralov in težo vode iste prostornine.

Poleg trdote ima tako visok refrakcijski indeks svetlobe (2.417-2.421) in disperzijo (0,0574). Ta kombinacija lastnosti omogoča, da je diamant najbolj dragocen in idealen dragulj kamen.

Pomembne so tudi druge fizikalne lastnosti mineralov, kot je toplotna prevodnost (900-2300 W / mmdot-K), prav tako najvišja od vseh snovi. Lahko je tudi ugotovil, mineralna sposobnost ne topi v kisline in baze, dielektrične lastnosti, nizek koeficient trenja v kovinsko-zrak in visoko tališče 3700-4000 ° C pri tlaku 11 GPa.

Podobnosti in razlike med diamantom in grafitom

Ogljik je eden najpogostejših elementov na Zemlji, najdemo ga v številnih snoveh, še posebej v živih organizmih. Grafit, kot diamant, je sestavljen iz ogljika, vendar je struktura diamanta in grafita zelo različna. Diamond lahko pretvorimo v grafita pri visokih temperaturah brez kisika, vendar pod normalnimi pogoji, da je sposobna za nedoločen čas ostala nespremenjena, se imenuje metastabilnost, na isti tip kristalne mreže diamanta - kocke. Toda grafit je večplasten mineral, njegova struktura pa izgleda kot niz plasti, ki se nahajajo v različnih ravninah. Te plasti so sestavljene iz heksagonov, ki tvorijo sistem, podoben satju. Močne vezi se oblikujejo le med temi šesterokutniki, vendar med sloji so zelo šibki, kar povzroča stratifikacijo mineralov. Poleg nizke trdote grafit absorbira svetlobo in ima kovinski sijaj, ki se močno razlikuje od diamanta.

Ti minerali so najpomembnejši primer alotropije - pojav, v katerem imajo snovi različne fizikalne lastnosti, čeprav so sestavljeni iz enega samega kemijskega elementa.

Poreklo diamanta

Nobenega nedvoumnega mnenja o tem, kako so diamanti oblikovani v naravi, obstajajo magmatske, plasti, meteoritne in druge teorije. Vendar je najpogostejši magmatičen. Menijo, da so diamanti tvorjeni na globini okoli 200 km pod tlakom 50.000 atmosfer, nato pa se med oblikovanjem kimberlitnih cevi prenesejo na površino skupaj z magmo. Starost diamantov se giblje od 100 do 2,5 milijarde let. Prav tako je bilo znanstveno dokazano, da se diamanti lahko tvorijo, ko meteorit hits na površini zemlje in tudi v samem meteoritu. Vendar pa so kristali tega izvora izredno majhni in so redko primerni za predelavo.

Vloge diamantov

Prve deponije, v katerih so bili odkriti in minirani diamanti, so bili v Indiji, vendar so bili do konca 19. stoletja močno izčrpani. Vendar pa je bilo tam izdelanih najbolj znanih, velikih in dragih vzorcev. V XVII. In XIX. Stoletju so v Braziliji in Južni Afriki odkrili rudninske vloge. Zgodovina je polna legend in dejstev o diamantni vročini, ki so povezani z južnoafriškimi rudniki. Najnovejši najdeni nasadi diamantov so v Kanadi, njihov razvoj se je začel šele v zadnjem desetletju 20. stoletja.

Namibijski rudniki so še posebej zanimivi, čeprav je rudarstvo z diamantom kompleksno in nevarno. Vloge kristalov koncentrirali pod plastjo zemlje, da čeprav otežuje delo, vendar pravi, da visoke kakovosti mineralov. Diamanti, ki so opravili pot od nekaj sto kilometrov na površje s konstantno trenje z drugimi skale so visoke stopnje, nižje kakovosti kristali preprosto ne bi stati tako potovanje, ampak zato, ker 95% kopljejo kamni - kakovost gem. Znana in bogata z minerali kimberlitne cevi obstajajo v Rusiji, Bocvani, Angoli, Gvineji, Liberiji, Tanzaniji in drugih državah.

Diamantna obdelava

Obdelava diamantov zahteva veliko izkušenj, znanja in veščin. Preden začnete delati, morate temeljito preučiti kamen, da bi kasneje ohranili težo, kolikor je le mogoče, in se znebite impregnacij. Najpogostejša oblika diamantnega rezanja je okrogla, omogoča, da se kamen igra z vsemi barvami in odraža svetlobo čim bolj. Toda takšno delo je tudi najtežje: okrogli diamant ima 57 letal, pri rezanju pa je pomembno opazovati natančne deleže. Tudi priljubljene vrste reza so: ovalne, solze, srce, marquise, smaragdne in druge. Obstaja več stopenj obdelave mineralov:

• označevanje;
• cepitev;
• žaganje;
• zaokroževanje;
• cut.

Do sedaj se zdi, da po predelavi diamant izgubi približno polovico svoje teže.

Merila za ocenjevanje diamantov

Pri rudarjenju diamantov je le 60% mineralov primernih za predelavo, se imenujejo nakit. Seveda so stroški grobih kamnov precej slabši od cene diamantov (več kot dvakrat). Vrednotenje diamantov poteka po sistemu 4C:

1. Karat (teža karata) - 1 karat je enak 0,2 g.
2. Barva - čisti beli diamanti praktično ne pridejo, večina mineralov ima določen senco. Barva diamanta je v veliki meri odvisna od njegove vrednosti, večina kamnov v naravi ima rumen ali rjav odtenek, manj pogosto najdete roza, modre in zelene kamne. Najbolj redki, lepi in zato dragi so minerali bogatih odtenkov, imenujejo jih fantazija. Najbolj redki so zeleni, vijolični in črni.
3. Jasnost (čistost) je tudi pomemben kazalnik, ki določa prisotnost napak v kamnu in pomembno vpliva na njegove stroške.
4. Cut (rez) - oblika diamanta je zelo odvisna od reza. Refleksija in refleksija svetlobe, nekakšen "diamantni" sijaj, naredi ta kamen tako dragocen, napačna oblika ali delež razmerij med obdelavo pa jo sploh lahko pokvari.

Proizvodnja umetnih diamantov

Zdaj, tehnologija vam omogoča, da "rastejo" diamanti, ki se skoraj ne razlikujejo od naravnih diamantov. Obstaja več načinov za sintezo:

1. Ustvarjanje HPHT diamantov je najbližje naravnim razmeram. Minerali so ustvarjeni iz grafita in semenskega diamanta pri temperaturi 1400 ° C pod tlakom 50.000 atmosfer. Ta metoda vam omogoča sintetiziranje kamnov kakovosti nakita.
2. Izdelava CVD-diamantov (sinteza filma) - izdelava kamnov v vakuumskih razmerah z uporabo semen in plinov metana in vodika. Ta metoda omogoča sintetiziranje najčistejših mineralov, vendar izjemno majhnih, ker so večinoma industrijske uporabe.
3. Eksplozivna sinteza - ta metoda vam omogoča, da pridobite majhne kristale diamanta z detoniranjem eksplozivov in nato hlajenja.
   

Kako razlikovati izvirnik s ponarejanjem

Če govorimo o metodah za določanje pristnosti diamantov, je treba razlikovati med preverjanjem pristnosti diamantov in surovih diamantov. Neizkušena oseba lahko zmede diamant s kremenom, kristalom, drugimi prozornimi minerali in celo s steklom. Kljub temu izjemne fizikalne in kemijske lastnosti diamanta olajšajo prepoznavanje ponaredkov.

Najprej je vredno spomniti trdote. Ta kamen lahko opraskati katero koli površino, vendar na njej lahko le še en diamant pusti sledove. Tudi na naravnem kristalu ni izhlapevanja, če vdihnete. Na mokrem kamnu bo sled, kot je svinčnik, če ga držiš z aluminijem. To lahko preverite z rentgenskim žarkom: naravni kamen pod sevanjem ima nasičeno zeleno barvo. Ali pa pogledajte skozi besedilo: skozi naravni diamant ne bo mogel razbrati. Ločeno je treba omeniti, da je naravno kamenje mogoče preveriti zaradi lomljenja svetlobe: s tem, da izvirnik svetlobe pripelje do originala, lahko vidite samo svetlobno točko v sredini.