A gyémánt természetes ásvány, az egyik leghíresebb és legdrágább. Számos találgatás és legenda kering körülötte, különösen az értékével és a hamisítványok felderítésével kapcsolatban. Külön téma a gyémánt és a grafit kapcsolata. Sokan tudják, hogy ezek az ásványok hasonlóak, de nem mindenki tudja pontosan, hogy mire. És arra a kérdésre, hogy miben különböznek egymástól, nem mindenki tud válaszolni. Mit tudunk a gyémánt szerkezetéről? Vagy a drágakövek megítélésének kritériumai?
Gyémánt szerkezet
A gyémánt egyike annak a három ásványnak, amelyek a szén kristályos módosulata. A másik kettő a grafit és a lonsdaleit, a második megtalálható meteoritokban vagy mesterségesen előállítható. És ha ezek a kövek hatszögletű módosítások, akkor a gyémánt kristályrács típusa egy kocka. Ebben a rendszerben a szénatomok így vannak elrendezve: minden csúcsban és a lap közepén egy, a kocka belsejében pedig négy. Így aztán kiderül, hogyaz atomok tetraéderek formájában helyezkednek el, és mindegyik atom az egyik középpontjában van. A részecskéket a legerősebb kovalens kötés köti össze, aminek köszönhetően a gyémánt nagy keménységű.
Kémiai tulajdonságok
Nagyjából a gyémánt tiszta szén, ezért a gyémántkristályoknak teljesen átlátszónak kell lenniük, és minden látható fényt át kell engedniük. De semmi sem tökéletes a világon, ami azt jelenti, hogy ennek az ásványnak is vannak szennyeződései. Úgy gondolják, hogy a drágakő gyémántokban a szennyeződések maximális tartalma nem haladhatja meg az 5%-ot. A gyémánt összetétele tartalmazhat szilárd és folyékony és gáznemű anyagokat is, ezek közül a leggyakoribbak:
- nitrogén;
- bór;
- alumínium;
- szilícium;
- kalcium;
- magnézium.
Az összetétel emellett tartalmazhat kvarcot, gránátot, olivint, egyéb ásványi anyagokat, vas-oxidokat, vizet és egyéb anyagokat. Ezek az elemek gyakran megtalálhatók az ásvány összetételében mechanikus ásványi zárványok formájában, de néhányuk helyettesítheti a szenet a gyémánt szerkezetében - ezt a jelenséget izomorfizmusnak nevezik. Ebben az esetben a zárványok jelentősen befolyásolhatják az ásvány fizikai tulajdonságait, színe, fényvisszaverődése, a nitrogénzárványok pedig lumineszcens tulajdonságokat adnak neki.
Fizikai tulajdonságok
A gyémánt szerkezete határozza meg fizikai tulajdonságait, ezeket négy szempont szerint értékeljük:
- keménység;
- sűrűség;
- fény diszperziója és törése;
- kristályrács.
Az ásványok keménységét a Mohs-skálán becsülik, pontszáma ennél a rendszernél 10, ez a maximális mutató. A listán a következő a korund, mutatója 9, keménysége viszont 150-szer kisebb, ami a gyémánt abszolút fölényét jelenti ebben a mutatóban.
Azonban egy ásvány keménysége egyáltalán nem jelenti az erősségét. A gyémánt meglehetősen törékeny, és kalapáccsal megütve könnyen eltörik.
A gyémánt fajsúlyát (sűrűségét) a 3,42-3,55 g/cm3 tartományban határozzák meg. Ezt az ásványi anyag és az azonos térfogatú víz tömegének aránya határozza meg.
A keménységen kívül magas törésmutatója (2,417-2,421) és diszperziója (0,0574) is van. A tulajdonságok ezen kombinációja lehetővé teszi, hogy a gyémánt a legértékesebb és legideálisabb ékszerkő legyen.
Az ásvány egyéb fizikai tulajdonságai is fontosak, mint például a hővezető képesség (900-2300 W/m·K), amely szintén a legmagasabb az összes anyag közül. Megfigyelhető továbbá az ásvány savakban és lúgokban való nem oldódási képessége, a dielektrikum tulajdonságai, a fémek levegőben való alacsony súrlódási együtthatója és a magas, 3700-4000 °C olvadáspont 11 GPa nyomáson.
Hasonlóságok és különbségek a gyémánt és a grafit között
A szén az egyik leggyakoribb elem a Földön, számos anyagban megtalálható, különösen az élő szervezetekben. A grafit a gyémánthoz hasonlóan szénből áll, de a gyémánt és a grafit szerkezete nagyon eltérő. A gyémánt magas hőmérséklet hatására grafittá alakulhat anélkül, hogy oxigénhez jutna, de normál körülmények között korlátlan ideig képesváltozatlanok maradnak, ezt metastabilitásnak nevezik, ráadásul a gyémánt kristályrács típusa egy kocka. De a grafit réteges ásvány, szerkezete úgy néz ki, mint egy sor réteg, amelyek különböző síkokban helyezkednek el. Ezek a rétegek hatszögekből állnak, amelyek méhsejtszerű rendszert alkotnak. Erős kötések csak ezen hatszögek között jönnek létre, de a rétegek között rendkívül gyengék, ez okozza az ásvány rétegesedését. Alacsony keménysége mellett a grafit elnyeli a fényt és fémes fényű, ami szintén nagyon különbözik a gyémánttól.
Ezek az ásványok a legszembetűnőbb példája az allotrópiának – egy olyan jelenségnek, amelyben az anyagok eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, bár ugyanazon kémiai elemből állnak.
A gyémánt eredete
Nincs egyértelmű vélemény arról, hogyan keletkeznek a gyémántok a természetben, léteznek magmás, köpeny, meteorit és egyéb elméletek. A leggyakoribb azonban a magmás. Úgy gondolják, hogy a gyémántok körülbelül 200 km mélységben képződnek 50 000 atmoszféra nyomás alatt, majd a magmával együtt a kimberlitcsövek kialakulása során a felszínre kerülnek. A gyémántok kora 100 millió és 2,5 milliárd év között változik. Tudományosan is bebizonyosodott, hogy gyémántok keletkezhetnek, amikor egy meteorit a föld felszínéhez ér, és magában a meteoritkőzetben is megtalálhatók. Az ilyen eredetű kristályok azonban rendkívül kicsik és ritkán alkalmasak feldolgozásra.
Gyémánt betétek
Az első befizetésekgyémántokat fedeztek fel és bányásztak Indiában, de a 19. század végére erősen kimerültek. Azonban ott bányászták a leghíresebb, nagy és legdrágább mintákat. A 17. és 19. században pedig ásványlelőhelyeket fedeztek fel Brazíliában és Dél-Afrikában. A történelem tele van legendákkal és tényekkel a gyémántlázról, amelyek kifejezetten a dél-afrikai bányákhoz kapcsolódnak. Az utolsó felfedezett gyémántlelőhelyek Kanadában találhatók, fejlődésük csak a 20. század utolsó évtizedében kezdődött.
Namíbia bányái különösen érdekesek, bár az ottani gyémántbányászat nehéz és veszélyes üzlet. A kristályok lerakódásai egy talajréteg alatt koncentrálódnak, ami bár megnehezíti a munkát, az ásványok kiváló minőségéről beszél. Azok a gyémántok, amelyek több száz kilométert utaztak a felszínre, állandó súrlódással más kőzetekkel szemben, kiváló minőségűek, a gyengébb minőségű kristályok egyszerűen nem bírták ezt az utat, ezért a bányászott kövek 95%-a drágakő minőségű. Oroszországban, Botswanában, Angolában, Guineában, Libériában, Tanzániában és más országokban is vannak jól ismert és ásványi anyagokban gazdag kimberlit csövek.
Gyémántmegmunkálás
A gyémántfeldolgozás nagy tapasztalatot, tudást és készségeket igényel. A munka megkezdése előtt alaposan meg kell vizsgálni a követ, hogy a lehető legnagyobb mértékben megőrizze súlyát, és megszabaduljon a zárványoktól. A gyémánt csiszolás legelterjedtebb típusa a kerek, lehetővé teszi, hogy a kő minden színben csillogjon, és a lehető legkedvezőbb fényvisszaverődjön. De ez a munka a legnehezebb is:egy kerek gyémántnak 57 síkja van, vágásánál fontos a minél pontosabb arányok betartása. Szintén népszerű vágási típusok: ovális, könnycsepp, szív, marquise, smaragd és mások. Az ásványi feldolgozásnak több szakasza van:
- markup;
- felosztás;
- fűrészelés;
- kerekítés;
- kivágás.
Még mindig úgy tartják, hogy a feldolgozás után a gyémánt súlyának körülbelül a felét veszíti el.
Gyémánt értékelési kritériumok
A gyémántbányászat során az ásványoknak csak 60%-a alkalmas feldolgozásra, ezeket ékszernek nevezik. Természetesen a nyers kövek ára sokkal alacsonyabb, mint a gyémántok ára (több mint kétszer). A gyémántok értékelése a 4C rendszer szerint történik:
- Karát (karátsúly) – 1 karát 0,2 g-nak felel meg.
- Szín (szín) - tiszta fehér gyémánt szinte soha nem található, a legtöbb ásványnak van egy bizonyos árnyalata. Értéke nagyban függ a gyémánt színétől, a természetben fellelhető kövek többsége sárga vagy barna árnyalatú, rózsaszín, kék és zöld kövek ritkábban találhatók. A legritkább, legszebb és ezért drágább a telített színű ásványok, ezeket fantáziának nevezik. A legritkábbak a zöld, a lila és a fekete.
- A tisztaság (tisztaság) szintén fontos mutató, amely meghatározza a hibák jelenlétét a kőben, és jelentősen befolyásolja annak értékét.
- Vágás (vágás) - a gyémánt megjelenése nagymértékben függ a vágástól. Fénytörés és visszaverődésegyfajta "ragyogó" kisugárzás teszi ezt a követ olyan értékessé, és a feldolgozás során a helytelen alak vagy arányok teljesen tönkretehetik.
Mesterséges gyémántok gyártása
Most a technológia lehetővé teszi a gyémántok "termesztését", szinte megkülönböztethetetlen a természetes gyémántoktól. Számos módja van a szintetizálásnak:
- A HPHT-gyémántok létrehozása a természetes körülményekhez legközelebb álló módszer. Az ásványokat grafitból és gyémántmagból állítják elő 1400 °C hőmérsékleten, 50 000 atmoszféra nyomáson. Ez a módszer lehetővé teszi drágakő minőségű kövek szintetizálását.
- CVD-gyémántok létrehozása (filmszintézis) – kövek előállítása vákuumkörülmények között magvak, metán és hidrogéngázok felhasználásával. Ezzel a módszerrel a legtisztább ásványok szintetizálását teszik lehetővé, azonban rendkívül kis méretűek, ezért elsősorban ipari célokra használják őket.
- A robbanásszerű fúzió egy olyan módszer, amely robbanóanyagok felrobbantásával, majd lehűtésével kis gyémántkristályokat állít elő.
Hogyan lehet megkülönböztetni az eredetit a hamistól
A gyémántok eredetiségének meghatározására szolgáló módszerekről beszélve érdemes különbséget tenni a gyémántok és a nyers gyémántok eredetiségének ellenőrzése között. Egy tapasztalatlan ember összetévesztheti a gyémántot kvarccal, kristállyal, más átlátszó ásványokkal, sőt üveggel is. A gyémántok kivételes fizikai és kémiai tulajdonságai azonban megkönnyítik a hamisítvány felismerését.
BElőször is érdemes megjegyezni a keménységet. Ez a kő bármilyen felületet képes megkarcolni, de csak egy másik gyémánt hagyhat nyomot rajta. Ezenkívül az izzadság nem marad a természetes kristályon, ha rálélegzel. Nedves kövön egy ceruzaszerű nyom lesz, ha alumíniumot fut rajta. Röntgenfelvétellel ellenőrizheti: a besugárzás alatt álló természetes kő gazdag zöld színű. Vagy nézze át a szöveget: egy természetes gyémánton keresztül lehetetlen lesz kivenni. Külön érdemes megjegyezni, hogy a kő természetessége a fénytörés szempontjából is ellenőrizhető: az eredetit a fényforráshoz hozva csak egy világító pont látható a közepén.
