Diamant natural mineral: structura, proprietățile fizice și chimice

Diamond este un mineral natural, unul dintre cele mai renumite și mai scumpe. În jurul lui sunt multe speculații și legende, mai ales în ceea ce privește valoarea și detectarea falsurilor. Un subiect separat pentru studiu este relația dintre diamant și grafit. Mulți știu că aceste minerale sunt similare, dar nu toată lumea știe ce este. Iar întrebarea a ceea ce sunt diferite nu le poate răspunde toată lumea. Și ce știm despre structura diamantului? Sau despre criteriile de evaluare a pietrelor prețioase?

Structura diamantei

Diamond este unul dintre cele trei minerale, care este o modificare cristalină a carbonului. Ceilalți doi sunt grafitul și londaitul, cel de-al doilea se găsește în meteoriți sau este creat artificial. Și dacă aceste pietre sunt modificări hexagonale, atunci tipul laturii cristaline a diamantului este un cub. În acest sistem, atomii de carbon sunt aranjați în acest fel: unul la fiecare vârf și centrul feței și patru în interiorul cubului. Astfel, se pare că atomii sunt aranjați sub formă de tetraedru și fiecare atom este în centrul unuia dintre ei. Particulele sunt legate între ele prin cea mai puternică legătură - covalentă, astfel încât diamantul are o duritate mare.

Proprietăți chimice

Aproximativ, un diamant este un carbon pur, în consecință, cristalele unui diamant trebuie să fie absolut transparente și să treacă prin toată lumina vizibilă. Dar în lume nu există nimic ideal, ceea ce înseamnă că acest mineral are și impurități. Se crede că conținutul maxim de impurități din bijuteriile diamante nu trebuie să depășească 5%. Compoziția unui diamant poate include atât substanțe solide, cât și lichide și gazoase, dintre care cele mai frecvente sunt:

• azot;
• bor;
• aluminiu;
• siliciu;
• calciu;
• magneziu.

De asemenea, compoziția poate include cuarț, granat, olivină, alte minerale, oxizi de fier, apă și alte substanțe. Adesea, aceste elemente se găsesc în minerale sub formă de incluziuni minerale mecanice, dar unele dintre ele pot înlocui carbonul în structura diamantului - acest fenomen se numește izomorfism. În acest caz, incluziunile pot afecta în mod semnificativ proprietățile fizice ale mineralelor, pe culoarea sa, reflectarea luminii, iar includerea azotului îi conferă proprietăți luminescente.

Proprietăți fizice

Structura diamantului determină proprietățile sale fizice, acestea fiind evaluate în funcție de patru criterii:

• duritate;
• densitate;
• dispersia și refracția luminii;
• cristal lattice.

Duritatea mineralelor este estimată prin scara lui Mohs, Estima pentru acest sistem este de 10, aceasta este cifra maximă. Următorul corundum din listă, indicele său este de 9, dar duritatea lui este mai mică de 150 de ori, ceea ce înseamnă superioritatea absolută a diamantului în acest indicator.

Cu toate acestea, duritatea mineralelor nu inseamna forta lor. Diamantul este destul de fragil și se rupe ușor dacă îl lovești cu un ciocan.

Greutatea specifică a diamantului (densitatea) este determinată în intervalul de la 3,42 la 3,55 g / cm³. Se determină în raportul dintre greutatea minerului și greutatea apei de același volum.

În plus față de duritate, are atât indici de refracție mare de lumină (2.417-2.421) și dispersie (0,0574). Această combinație de proprietăți permite diamantului să fie cea mai prețioasă și ideală piatră bijuterie.

Alte proprietăți fizice ale mineralelor, cum ar fi conductivitatea termică (900-2300 W / mmdot-K), sunt de asemenea importante, de asemenea cea mai mare dintre toate substanțele. De asemenea, se poate nota capacitatea mineralelor de a nu se dizolva în acizi și baze, proprietățile dielectrice, coeficientul scăzut de frecare pentru metal în aer și punctul de topire ridicat de 3700-4000 ° C la o presiune de 11 GPa.

Asemănări și diferențe între diamant și grafit

Carbonul este unul dintre cele mai comune elemente de pe Pământ, se găsește în multe substanțe, în special în organismele vii. Grafitul, ca și diamantul, constă din carbon, dar structura diamantului și grafitului este foarte diferită. Diamond poate fi convertit în grafit la temperaturi ridicate, fără oxigen, dar în condiții normale este capabil la infinit rămân neschimbate, este menționată ca metastability, pentru același tip de grilaj cristal de diamant - cub. Dar grafitul este un mineral stratificat, structura acestuia arata ca o serie de straturi situate in diferite planuri. Aceste straturi sunt alcătuite din hexagoane care formează un sistem similar cu cel de fagure. Legături puternice se formează numai între aceste hexagoane, însă între straturi acestea sunt extrem de slabe, ceea ce determină stratificarea mineralelor. În plus față de duritatea scăzută, grafitul absoarbe lumina și are un luciu metalic, care de asemenea diferă foarte mult de diamant.

Aceste minerale sunt cel mai frapant exemplu de alotropie - fenomen în care substanțele au proprietăți fizice diferite, deși ele constau dintr-un singur element chimic.

Originea diamantului

Nu există o opinie fără echivoc cu privire la modul în care sunt formate diamantele în natură, există magmatice, mantale, meteorite și alte teorii. Cu toate acestea, cea mai comună este magmatică. Se crede că diamantele se formează la o adâncime de aproximativ 200 km sub o presiune de 50.000 de atmosfere și apoi sunt transportate la suprafață împreună cu magma în timpul formării conductelor kimberlite. Vârsta diamantelor variază de la 100 milioane la 2,5 miliarde de ani. De asemenea, sa dovedit științific că diamantele se pot forma atunci când un meteorit atinge suprafața pământului și, de asemenea, se află în meteoritul însuși. Cu toate acestea, cristalele de această origine sunt extrem de mici și sunt rareori potrivite pentru prelucrare.

Depozite de diamante

Primele depozite, în care au fost descoperite și exploatate diamantele, s-au aflat în India, dar până la sfârșitul secolului al XIX-lea au fost foarte sărăcite. Cu toate acestea, au fost produse mostrele cele mai renumite, mari și costisitoare. Și în secolele XVII și XIX, depozitele de minerale au fost descoperite în Brazilia și Africa de Sud. Istoria este plină de legende și fapte despre febra diamantului, care sunt legate de minele din Africa de Sud. Cele mai recente depozite de diamante descoperite sunt în Canada, dezvoltarea lor a început abia în ultimul deceniu al secolului al XX-lea.

Namibia minelor sunt deosebit de interesante, deși mineritul diamant există o afacere complexă și periculoasă. Depunerile de cristale sunt concentrate sub un strat de sol, ceea ce complică chiar și munca, dar vorbește despre calitatea superioară a mineralelor. Diamante care au trecut calea de câteva sute de kilometri la suprafață, la o frecare constantă cu alte pietre sunt de înaltă calitate, cristale de calitate inferioară, pur și simplu nu ar sta o astfel de călătorie, ci pentru că 95% din pietre minate - gem de calitate. De asemenea, cunoscut și bogat în minerale țevi kimberlite există în Rusia, Botswana, Angola, Guineea, Liberia, Tanzania și alte țări.

Prelucrarea diamantelor

Procesarea de diamante necesită o mulțime de experiență, cunoștințe și abilități. Înainte de a începe să lucrați, trebuie să studiați cu atenție piatra, pentru a vă păstra ulterior greutatea cât mai mult posibil și pentru a scăpa de impregnări. Cel mai comun tip de tăiere diamantat este rotund, permite pietrei să se joace cu toate culorile și să reflecte cât mai mult posibil lumina. Dar o astfel de lucrare este și cea mai dificilă: un diamant rotund are 57 de avioane, iar atunci când se taie, este important să se respecte proporțiile exacte. De asemenea, tipurile populare de tăiere sunt: ​​oval, lacrimă, inimă, marquise, smarald și altele. Există mai multe etape de procesare a mineralelor:

• aspect;
• divizare;
• tăierea;
• rotunjire;
• tăiat.

Până în prezent, se crede că după prelucrare, diamantul pierde aproximativ jumătate din greutatea sa.

Criterii de estimare a diamantelor

Atunci când mineralele diamante doar 60% din minerale sunt potrivite pentru prelucrare, ele sunt numite bijuterii. Bineînțeles, costul pietrelor brute este considerabil inferior prețului diamantelor (mai mult de două ori). Evaluarea diamantelor se efectuează în conformitate cu sistemul 4C:

1. Carat (greutate carat) - 1 carat este egal cu 0,2 g.
2. Culoare - diamantele pure pure practic nu apar, cele mai multe minerale au o anumită umbră. Culoarea diamantului depinde în mare măsură de valoarea sa, majoritatea pietrelor găsite în natură au o nuanță galbenă sau brună, mai puține ori puteți găsi pietre roz, albastru și verde. Cele mai rare, frumoase și, prin urmare, costisitoare sunt mineralele bogate în nuanțe, se numesc fantezie. Cel mai rar dintre ele sunt verzi, violet și negru.
3. Claritatea (puritatea) este, de asemenea, un indicator important care determină prezența defectelor în piatră și afectează în mod semnificativ costul acesteia.
4. Cut (tăiat) - forma diamantului depinde foarte mult de tăiere. Refracția și reflexia luminii, un fel de strălucire "diamant", fac ca această piatră să fie atât de valoroasă, iar forma greșită sau proporția proporțiilor în timpul procesării îi pot strica deloc.

Fabricarea diamantelor artificiale

Acum, tehnologia vă permite să "creșteți" diamantele, practic indistinguizabile de diamantele naturale. Există câteva moduri de sintetizare:

1. Crearea diamantelor HPHT este cea mai apropiată de condițiile naturale. Mineralele sunt create din grafit și diamant de semințe la o temperatură de 1400 ° C sub o presiune de 50.000 de atmosfere. Această metodă vă permite să sintetizați pietre de bijuterii de calitate.
2. Crearea diamantelor CVD (sinteza filmului) - realizarea de pietre in conditii de vid folosind seminte si gaze de metan si hidrogen. Această metodă face posibilă sintetizarea celor mai pure minerale, oricât de mici, deoarece sunt în principal de uz industrial.
3. Sinteza explozivă - această metodă vă permite să obțineți mici cristale de diamant prin detonarea explozivilor și apoi răcirea.
   

Cum să distingem originalul de fals

Vorbind despre metodele de determinare a autenticității diamantelor, merită să se facă distincția între verificarea autenticității diamantelor și a diamantelor brute. O persoana fara experienta poate confunda un diamant cu cuart, cristal, alte minerale transparente si chiar cu sticla. Cu toate acestea, proprietățile fizice și chimice excepționale ale diamantului fac ușor identificarea unui contrafăcut.

Mai întâi de toate, merită să ne amintim de duritate. Această piatră este capabilă să zgârie orice suprafață, dar pe ea doar un alt diamant poate lăsa urme. De asemenea, pe un cristal natural nu există evaporare, dacă respirați. Pe o piatră umedă va fi o urmă ca un creion dacă îl țineți deasupra cu aluminiu. Puteți să o verificați cu ajutorul unei radiografii: o piatră naturală sub radiație are o culoare saturată verde. Sau aruncați o privire asupra textului: printr-un diamant natural, va fi imposibil să faceți acest lucru. Separat este de remarcat faptul că naturalitatea pietrei poate fi verificată pentru refracția luminii: prin aducerea la sursa de lumină a originalului, puteți vedea numai punctul luminos din centru.