Il diamante è un minerale naturale, uno dei più famosi e costosi. Ci sono molte speculazioni e leggende intorno a lui, soprattutto per quanto riguarda il suo valore e l'individuazione di falsi. Un argomento di studio separato è il rapporto tra diamante e grafite. Molte persone sanno che questi minerali sono simili, ma non tutti sanno esattamente cosa. E anche alla domanda su come differiscono, non tutti possono rispondere. Cosa sappiamo della struttura di un diamante? O i criteri per giudicare le gemme?
Struttura del diamante
Il diamante è uno dei tre minerali che sono una modifica cristallina del carbonio. Gli altri due sono grafite e lonsdaleite, il secondo può essere trovato nei meteoriti o creato artificialmente. E se queste pietre sono modifiche esagonali, allora il tipo del reticolo cristallino del diamante è un cubo. In questo sistema, gli atomi di carbonio sono disposti in questo modo: uno ad ogni vertice e al centro della faccia, e quattro all'interno del cubo. Quindi, si scopre chegli atomi sono disposti sotto forma di tetraedri e ogni atomo è al centro di uno di essi. Le particelle sono interconnesse dal legame più forte - covalente, grazie al quale il diamante ha un'elevata durezza.
Proprietà chimiche
In parole povere, un diamante è puro carbonio, quindi i cristalli di diamante devono essere assolutamente trasparenti e trasmettere tutta la luce visibile. Ma non c'è niente di perfetto al mondo, il che significa che anche questo minerale ha delle impurità. Si ritiene che il contenuto massimo di impurità nei diamanti gemma non debba superare il 5%. La composizione di un diamante può includere sia sostanze solide che liquide e gassose, le più comuni:
- azoto;
- boro;
- alluminio;
- silicio;
- calcio;
- magnesio.
Inoltre, la composizione può includere quarzo, granati, olivina, altri minerali, ossidi di ferro, acqua e altre sostanze. Spesso questi elementi si trovano nella composizione del minerale sotto forma di inclusioni minerali meccaniche, ma alcuni di essi possono sostituire il carbonio nella struttura del diamante: questo fenomeno è chiamato isomorfismo. In questo caso, le inclusioni possono influenzare significativamente le proprietà fisiche del minerale, il suo colore, il riflesso della luce e le inclusioni di azoto gli conferiscono proprietà luminescenti.
Proprietà fisiche
La struttura di un diamante determina le sue proprietà fisiche, vengono valutate secondo quattro criteri:
- durezza;
- densità;
- dispersione e rifrazione della luce;
- reticolo di cristallo.
La durezza dei minerali è stimata sulla scala di Mohs, il suo punteggio su questo sistema è 10, questo è l'indicatore massimo. Il successivo nella lista è il corindone, il suo indicatore è 9, ma la sua durezza è 150 volte inferiore, il che significa l'assoluta superiorità del diamante in questo indicatore.
Tuttavia, la durezza di un minerale non significa affatto la sua forza. Il diamante è piuttosto fragile e si rompe facilmente se colpito con un martello.
Il peso specifico di un diamante (densità) è determinato nell'intervallo da 3,42 a 3,55 g/cm3. È determinato dal rapporto tra il peso del minerale e il peso dell'acqua dello stesso volume.
Oltre alla durezza, ha anche alti indici di rifrazione (2.417-2.421) e dispersione (0.0574). Questa combinazione di proprietà consente al diamante di essere la pietra per gioielli più preziosa e ideale.
Anche le altre proprietà fisiche del minerale sono importanti, come la conducibilità termica (900-2300 W/m·K), anche la più alta di tutte le sostanze. Si notano inoltre la capacità del minerale di non dissolversi negli acidi e negli alcali, le proprietà del dielettrico, il basso coefficiente di attrito del metallo nell'aria e l' alto punto di fusione di 3700-4000 °C alla pressione di 11 GPa.
Somiglianze e differenze tra diamante e grafite
Il carbonio è uno degli elementi più comuni sulla Terra, si trova in molte sostanze, soprattutto negli organismi viventi. La grafite, come il diamante, è composta da carbonio, ma le strutture del diamante e della grafite sono molto diverse. Il diamante può trasformarsi in grafite sotto l'influenza delle alte temperature senza accesso all'ossigeno, ma in condizioni normali è in grado dirimangono invariati, questa si chiama metastabilità, inoltre il tipo di reticolo cristallino di diamante è un cubo. Ma la grafite è un minerale stratificato, la sua struttura sembra una serie di strati situati su piani diversi. Questi strati sono costituiti da esagoni che formano un sistema a nido d'ape. Forti legami si formano solo tra questi esagoni, ma tra gli strati sono estremamente deboli, questo provoca la stratificazione del minerale. Oltre alla sua bassa durezza, la grafite assorbe la luce e ha una lucentezza metallica, che è anche molto diversa dal diamante.
Questi minerali sono l'esempio più eclatante di allotropia, un fenomeno in cui le sostanze hanno proprietà fisiche diverse, sebbene costituiscano lo stesso elemento chimico.
Origine del diamante
Non esiste un'opinione univoca su come si formano i diamanti in natura, ci sono magmatiche, mantello, meteorite e altre teorie. Tuttavia, il più comune è magmatico. Si ritiene che i diamanti si formino a una profondità di circa 200 km sotto una pressione di 50.000 atmosfere, e poi siano portati in superficie insieme al magma durante la formazione di tubi di kimberlite. L'età dei diamanti varia da 100 milioni a 2,5 miliardi di anni. È stato anche scientificamente provato che i diamanti possono formarsi quando un meteorite colpisce la superficie terrestre e possono essere trovati anche nella roccia meteoritica stessa. Tuttavia, i cristalli di questa origine sono estremamente piccoli e raramente adatti alla lavorazione.
Depositi di diamanti
I primi depositi che sono statifurono scoperti e estratti diamanti, situati in India, ma alla fine del 19° secolo erano gravemente esauriti. Tuttavia, è stato lì che sono stati estratti i campioni più famosi, grandi e costosi. E nel XVII e XIX secolo furono scoperti giacimenti minerari in Brasile e Sud Africa. La storia è piena di leggende e fatti sulla corsa ai diamanti, che sono associati specificamente alle miniere sudafricane. Gli ultimi giacimenti di diamanti scoperti si trovano in Canada, il loro sviluppo è iniziato solo nell'ultimo decennio del 20° secolo.
Le miniere della Namibia sono particolarmente interessanti, sebbene l'estrazione di diamanti sia un'attività difficile e pericolosa. I depositi di cristalli sono concentrati sotto uno strato di terreno, che, sebbene complichi il lavoro, parla dell' alta qualità dei minerali. I diamanti che hanno percorso diverse centinaia di chilometri in superficie con un attrito costante contro altre rocce sono cristalli di alta qualità e di qualità inferiore semplicemente non potrebbero resistere a un tale viaggio, e quindi il 95% delle pietre estratte sono di qualità gemma. Ci sono anche pipe kimberlite famose e ricche di minerali in Russia, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania e altri paesi.
Lavorazione del diamante
La lavorazione del diamante richiede grande esperienza, conoscenza e abilità. Prima di iniziare i lavori, è necessario studiare a fondo la pietra per preservarne il più possibile il peso ed eliminare le inclusioni. Il tipo più comune di taglio a diamante è rotondo, permette alla pietra di brillare di tutti i colori e di riflettere la luce nel modo più favorevole possibile. Ma questo lavoro è anche il più difficile:un diamante rotondo ha 57 piani e quando lo si taglia è importante osservare le proporzioni più precise. Anche i tipi di taglio popolari sono: ovale, a goccia, a cuore, marquise, smeraldo e altri. Ci sono diverse fasi della lavorazione dei minerali:
- ricarica;
- divisione;
- segare;
- arrotondamento;
- taglia.
Si ritiene ancora che dopo la lavorazione, il diamante perda circa la metà del suo peso.
Criteri di valutazione del diamante
Quando i diamanti vengono estratti, solo il 60% dei minerali è adatto alla lavorazione, sono chiamati gioielli. Naturalmente, il costo delle pietre grezze è molto inferiore al prezzo dei diamanti (più del doppio). I diamanti sono valutati secondo il sistema 4C:
- Carati (peso in carati) - 1 carato equivale a 0,2 g.
- Colore (colore) - i diamanti bianchi puri non si trovano quasi mai, la maggior parte dei minerali ha una certa sfumatura. Il suo valore dipende in gran parte dal colore del diamante, la maggior parte delle pietre che si trovano in natura hanno una tinta gialla o marrone, le pietre rosa, blu e verdi si trovano meno spesso. I più rari, belli e quindi costosi sono i minerali dai colori saturi, si chiamano fantasia. I più rari sono verdi, viola e neri.
- La chiarezza (chiarezza) è anche un importante indicatore che determina la presenza di difetti nella pietra e ne influenza significativamente il valore.
- Cut (cut) - l'aspetto di un diamante dipende molto dal taglio. Rifrazione e riflessione della luceuna sorta di splendore "brillante" rende questa pietra così preziosa, e la forma o il rapporto di proporzioni errati durante la lavorazione possono rovinarla completamente.
Fabbricazione di diamanti artificiali
Ora la tecnologia ti permette di "crescere" diamanti, quasi indistinguibili da quelli naturali. Esistono diversi modi per sintetizzare:
- La creazione di diamanti HPHT è il metodo più vicino alle condizioni naturali. I minerali vengono creati dalla grafite e dal seme di diamante ad una temperatura di 1400 ° C sotto una pressione di 50.000 atmosfere. Questo metodo ti consente di sintetizzare pietre di qualità gemma.
- Creazione di diamanti CVD (sintesi del film) - la produzione di pietre in condizioni di vuoto utilizzando un seme e gas metano e idrogeno. Questo metodo permette di sintetizzare i minerali più puri, tuttavia sono di dimensioni estremamente ridotte, quindi sono utilizzati principalmente per scopi industriali.
- La fusione esplosiva è un metodo che produce piccoli cristalli di diamante facendo esplodere esplosivi e poi raffreddandoli.
Come distinguere un originale da un falso
Parlando di metodi per determinare l'autenticità dei diamanti, vale la pena distinguere tra la verifica dell'autenticità dei diamanti e dei diamanti grezzi. Una persona inesperta può confondere un diamante con quarzo, cristallo, altri minerali trasparenti e persino vetro. Tuttavia, le eccezionali proprietà fisiche e chimiche di un diamante rendono facile individuare un falso.
BPrima di tutto, vale la pena ricordare la durezza. Questa pietra è in grado di graffiare qualsiasi superficie, ma solo un altro diamante può lasciare segni su di essa. Inoltre, il sudore non rimane su un cristallo naturale se ci respiri sopra. Su una pietra bagnata, ci sarà un segno come una matita se ci passi sopra dell'alluminio. Puoi verificarlo con una radiografia: una pietra naturale sottoposta a radiazione ha un ricco colore verde. Oppure sfoglia il testo: sarà impossibile distinguerlo attraverso un diamante naturale. Separatamente, vale la pena notare che la naturalezza della pietra può essere verificata per la rifrazione della luce: portando l'originale alla fonte di luce, si vede solo un punto luminoso al centro.
