Diamant ist ein natürliches Mineral, eines der berühmtesten und teuersten. Um ihn ranken sich viele Spekulationen und Legenden, insbesondere im Hinblick auf seinen Wert und die Erkennung von Fälschungen. Ein separates Studienthema ist die Beziehung zwischen Diamant und Graphit. Viele Menschen wissen, dass diese Mineralien ähnlich sind, aber nicht jeder weiß genau, was. Und auch die Frage, wie sie sich unterscheiden, kann nicht jeder beantworten. Was wissen wir über die Struktur eines Diamanten? Oder die Kriterien für die Beurteilung von Edelsteinen?
Diamantstruktur
Diamant ist eines von drei Mineralien, die eine kristalline Modifikation von Kohlenstoff sind. Die anderen beiden sind Graphit und Lonsdaleit, der zweite kann in Meteoriten gefunden oder künstlich erzeugt werden. Und wenn diese Steine hexagonale Modifikationen sind, dann ist der Typ des Diamantkristallgitters ein Würfel. In diesem System sind die Kohlenstoffatome auf diese Weise angeordnet: eines an jeder Ecke und in der Mitte der Fläche und vier innerhalb des Würfels. Somit ergibt sich dasDie Atome sind in Form von Tetraedern angeordnet, und jedes Atom befindet sich in der Mitte eines von ihnen. Die Partikel sind durch die stärkste Bindung miteinander verbunden - kovalent, wodurch der Diamant eine hohe Härte hat.
Chemische Eigenschaften
Grob gesagt ist ein Diamant reiner Kohlenstoff, daher müssen Diamantkristalle absolut transparent sein und alles sichtbare Licht durchlassen. Aber es gibt nichts Perfektes auf der Welt, was bedeutet, dass dieses Mineral auch Verunreinigungen enthält. Es wird angenommen, dass der maximale Geh alt an Verunreinigungen in Edelsteindiamanten 5 % nicht überschreiten sollte. Die Zusammensetzung eines Diamanten kann sowohl feste als auch flüssige und gasförmige Substanzen umfassen, die häufigsten davon:
- Stickstoff;
- Bor;
- Aluminium;
- silizium;
- Kalzium;
- Magnesium.
Außerdem kann die Zusammensetzung Quarz, Granate, Olivin, andere Mineralien, Eisenoxide, Wasser und andere Substanzen enth alten. Oft finden sich diese Elemente in der Zusammensetzung des Minerals in Form von mechanischen Mineraleinschlüssen, aber einige von ihnen können Kohlenstoff in der Diamantstruktur ersetzen - dieses Phänomen wird als Isomorphie bezeichnet. In diesem Fall können Einschlüsse die physikalischen Eigenschaften des Minerals erheblich beeinflussen, seine Farbe, Lichtreflexion und Stickstoffeinschlüsse verleihen ihm leuchtende Eigenschaften.
Physikalische Eigenschaften
Die Struktur eines Diamanten bestimmt seine physikalischen Eigenschaften, sie werden nach vier Kriterien bewertet:
- Härte;
- Dichte;
- Streuung und Lichtbrechung;
- Kristallgitter.
Die Härte von Mineralien wird auf der Mohs-Skala geschätzt, ihre Punktzahl auf diesem System ist 10, dies ist der maximale Indikator. Der nächste in der Liste ist Korund, sein Indikator ist 9, aber seine Härte ist 150-mal geringer, was die absolute Überlegenheit von Diamant in diesem Indikator bedeutet.
Die Härte eines Minerals bedeutet jedoch keineswegs seine Festigkeit. Diamant ist ziemlich spröde und bricht leicht, wenn man ihn mit einem Hammer schlägt.
Das spezifische Gewicht eines Diamanten (Dichte) wird im Bereich von 3,42 bis 3,55 g/cm ermittelt3. Sie wird bestimmt durch das Verhältnis des Gewichts des Minerals zum Gewicht des Wassers gleichen Volumens.
Neben der Härte hat es auch hohe Brechungsindizes (2,417-2,421) und Dispersion (0,0574). Diese Kombination von Eigenschaften macht den Diamanten zum edelsten und idealsten Schmuckstein.
Wichtig sind auch die anderen physikalischen Eigenschaften des Minerals, wie die Wärmeleitfähigkeit (900-2300 W/m·K), ebenfalls die höchste aller Substanzen. Beachten Sie auch die Fähigkeit des Minerals, sich nicht in Säuren und Laugen aufzulösen, die Eigenschaften des Dielektrikums, den niedrigen Reibungskoeffizienten für Metall in Luft und den hohen Schmelzpunkt von 3700-4000 °C bei einem Druck von 11 GPa.
Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Diamant und Graphit
Kohlenstoff ist eines der häufigsten Elemente auf der Erde, es kommt in vielen Substanzen vor, insbesondere in lebenden Organismen. Graphit besteht wie Diamant aus Kohlenstoff, aber die Strukturen von Diamant und Graphit sind sehr unterschiedlich. Diamant kann sich unter dem Einfluss hoher Temperaturen ohne Zugang zu Sauerstoff in Graphit verwandeln, aber unter normalen Bedingungen ist er unbegrenzt in der Lageunverändert bleiben, wird dies als Metastabilität bezeichnet, außerdem ist die Art des Diamantkristallgitters ein Würfel. Aber Graphit ist ein geschichtetes Mineral, seine Struktur sieht aus wie eine Reihe von Schichten, die sich in verschiedenen Ebenen befinden. Diese Schichten bestehen aus Sechsecken, die ein wabenartiges System bilden. Starke Bindungen werden nur zwischen diesen Sechsecken gebildet, aber zwischen den Schichten sind sie extrem schwach, was die Schichtung des Minerals verursacht. Neben seiner geringen Härte absorbiert Graphit Licht und hat einen metallischen Glanz, der sich ebenfalls stark von Diamant unterscheidet.
Diese Mineralien sind das auffälligste Beispiel für Allotropie - ein Phänomen, bei dem Substanzen unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben, obwohl sie aus demselben chemischen Element bestehen.
Herkunft des Diamanten
Es gibt keine eindeutige Meinung darüber, wie Diamanten in der Natur entstehen, es gibt Magmatik-, Mantel-, Meteoriten- und andere Theorien. Am häufigsten ist jedoch magmatisch. Es wird angenommen, dass Diamanten in einer Tiefe von etwa 200 km unter einem Druck von 50.000 Atmosphären gebildet und dann zusammen mit Magma während der Bildung von Kimberlit-Rohren an die Oberfläche gebracht werden. Das Alter von Diamanten variiert zwischen 100 Millionen und 2,5 Milliarden Jahren. Es ist auch wissenschaftlich bewiesen, dass Diamanten entstehen können, wenn ein Meteorit auf die Erdoberfläche trifft, und auch im Meteoritengestein selbst gefunden werden können. Kristalle dieser Herkunft sind jedoch extrem klein und für die Verarbeitung nur selten geeignet.
Diamantvorkommen
Die ersten Einzahlungen, die es gabDiamanten wurden in Indien entdeckt und abgebaut, aber Ende des 19. Jahrhunderts waren sie stark erschöpft. Dort wurden jedoch die berühmtesten, größten und teuersten Proben abgebaut. Und im 17. und 19. Jahrhundert wurden in Brasilien und Südafrika Mineralvorkommen entdeckt. Die Geschichte ist voll von Legenden und Fakten über den Diamantenrausch, die speziell mit südafrikanischen Minen in Verbindung gebracht werden. Die letzten entdeckten Diamantvorkommen befinden sich in Kanada, ihre Erschließung begann erst im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts.
Die Minen in Namibia sind besonders interessant, obwohl der Diamantenabbau dort ein schwieriges und gefährliches Geschäft ist. Ablagerungen von Kristallen konzentrieren sich unter einer Bodenschicht, was zwar die Arbeit erschwert, aber von der hohen Qualität der Mineralien spricht. Diamanten, die mehrere hundert Kilometer an die Oberfläche gereist sind, mit ständiger Reibung gegen andere Gesteine, sind hochwertige Kristalle von geringerer Qualität, die einer solchen Reise einfach nicht standh alten könnten, und daher sind 95 % der abgebauten Steine von Edelsteinqualität. Es gibt auch bekannte und mineralreiche Kimberlitpfeifen in Russland, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tansania und anderen Ländern.
Diamantbearbeitung
Die Diamantbearbeitung erfordert viel Erfahrung, Wissen und Können. Vor Arbeitsbeginn ist es notwendig, den Stein gründlich zu untersuchen, um anschließend sein Gewicht so weit wie möglich zu erh alten und Einschlüsse zu beseitigen. Die häufigste Art des Diamantschliffs ist rund, sie lässt den Stein in allen Farben funkeln und das Licht so günstig wie möglich reflektieren. Aber diese Arbeit ist auch die schwierigste:Ein runder Diamant hat 57 Ebenen, und beim Schleifen ist es wichtig, die genauesten Proportionen zu beachten. Ebenfalls beliebte Schliffarten sind: Oval, Tropfen, Herz, Marquise, Smaragd und andere. Es gibt mehrere Stufen der Mineralverarbeitung:
- Auszeichnung;
- aufteilen;
- sägen;
- Rundung;
- Schnitt.
Es wird immer noch angenommen, dass der Diamant nach der Verarbeitung etwa die Hälfte seines Gewichts verliert.
Bewertungskriterien für Diamanten
Wenn Diamanten abgebaut werden, sind nur 60% der Mineralien für die Verarbeitung geeignet, sie werden als Schmuck bezeichnet. Natürlich sind die Kosten für Rohsteine viel niedriger als der Preis für Diamanten (mehr als doppelt so hoch). Diamanten werden nach dem 4C-System bewertet:
- Carat (Karatgewicht) - 1 Karat entspricht 0,2 g.
- Color (Farbe) - Reinweiße Diamanten werden fast nie gefunden, die meisten Mineralien haben einen bestimmten Farbton. Sein Wert hängt weitgehend von der Farbe des Diamanten ab, die meisten in der Natur vorkommenden Steine haben einen gelben oder braunen Farbton, rosa, blaue und grüne Steine sind seltener zu finden. Die seltensten, schönsten und daher teuersten Mineralien sind gesättigte Farben, sie werden Fantasie genannt. Die seltensten sind grün, lila und schwarz.
- Clarity (Klarheit) ist auch ein wichtiger Indikator, der das Vorhandensein von Fehlern im Stein bestimmt und seinen Wert erheblich beeinflusst.
- Cut (Schliff) - das Aussehen eines Diamanten hängt stark vom Schliff ab. Brechung und Reflexion von Lichteine Art „brillante“Ausstrahlung machen diesen Stein so wertvoll, und eine falsche Form oder Proportionsverhältnisse bei der Verarbeitung können ihn komplett ruinieren.
Herstellung künstlicher Diamanten
Jetzt ermöglicht Ihnen die Technologie, Diamanten zu "züchten", die fast nicht von natürlichen zu unterscheiden sind. Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Synthese:
- Die Herstellung von HPHT-Diamanten ist die Methode, die den natürlichen Bedingungen am nächsten kommt. Mineralien entstehen aus Graphit und Saatdiamant bei einer Temperatur von 1400 ° C unter einem Druck von 50.000 Atmosphären. Mit dieser Methode können Sie Steine in Edelsteinqualität synthetisieren.
- Herstellung von CVD-Diamanten (Filmsynthese) - die Herstellung von Steinen unter Vakuumbedingungen unter Verwendung von Keimen und Methan- und Wasserstoffgasen. Diese Methode ermöglicht die Synthese der reinsten Mineralien, jedoch sind sie extrem klein und werden daher hauptsächlich für industrielle Zwecke verwendet.
- Explosive Fusion ist eine Methode, bei der kleine Diamantkristalle hergestellt werden, indem Sprengstoffe gezündet und dann abgekühlt werden.
Wie man ein Original von einer Fälschung unterscheidet
Apropos Methoden zur Bestimmung der Echtheit von Diamanten: Es lohnt sich, zwischen der Überprüfung der Echtheit von Diamanten und Rohdiamanten zu unterscheiden. Eine unerfahrene Person kann einen Diamanten mit Quarz, Kristall, anderen transparenten Mineralien und sogar Glas verwechseln. Die außergewöhnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Diamanten machen es jedoch leicht, eine Fälschung zu erkennen.
BZunächst einmal lohnt es sich, sich an die Härte zu erinnern. Dieser Stein kann jede Oberfläche zerkratzen, aber nur ein anderer Diamant kann darauf Spuren hinterlassen. Außerdem bleibt Schweiß nicht auf einem natürlichen Kristall zurück, wenn Sie darauf atmen. Auf einem nassen Stein entsteht eine Markierung wie ein Bleistift, wenn Sie Aluminium darüber fahren. Sie können es mit einem Röntgenbild überprüfen: Ein bestrahlter Naturstein hat eine satte grüne Farbe. Oder schauen Sie sich den Text an: Es ist unmöglich, es durch einen natürlichen Diamanten zu erkennen. Unabhängig davon ist anzumerken, dass die Natürlichkeit des Steins auf Lichtbrechung überprüft werden kann: Wenn Sie das Original zur Lichtquelle bringen, sehen Sie nur einen leuchtenden Punkt in der Mitte.
