Диамантът е естествен минерал, един от най-известните и скъпи. Около него има много спекулации и легенди, особено по отношение на стойността му и откриването на фалшификати. Отделна тема за изследване е връзката между диаманта и графита. Много хора знаят, че тези минерали са подобни, но не всеки знае точно какво. И на въпроса как се различават, също не всеки може да отговори. Какво знаем за структурата на диаманта? Или критериите за оценяване на скъпоценни камъни?
Диамантена структура
Диамантът е един от трите минерала, които са кристална модификация на въглерода. Другите два са графит и лонсдейлит, вторият може да бъде намерен в метеорити или създаден изкуствено. И ако тези камъни са шестоъгълни модификации, тогава типът на диамантената кристална решетка е куб. В тази система въглеродните атоми са подредени по този начин: по един във всеки връх и в центъра на лицето и четири вътре в куба. Така се оказва, чеатомите са подредени под формата на тетраедри, като всеки атом е в центъра на един от тях. Частиците са свързани помежду си чрез най-здравата връзка - ковалентна, поради което диамантът има висока твърдост.
Химически свойства
Грубо казано, диамантът е чист въглерод, следователно диамантените кристали трябва да са абсолютно прозрачни и да пропускат цялата видима светлина. Но в света няма нищо съвършено, което означава, че този минерал също има примеси. Смята се, че максималното съдържание на примеси в скъпоценните диаманти не трябва да надвишава 5%. Съставът на диаманта може да включва както твърди, така и течни и газообразни вещества, най-често срещаните от тях:
- азот;
- бор;
- алуминий;
- силикон;
- калций;
- магнезий.
Също така съставът може да включва кварц, гранати, оливин, други минерали, железни оксиди, вода и други вещества. Често тези елементи се намират в състава на минерала под формата на механични минерални включвания, но някои от тях могат да заменят въглерода в структурата на диаманта - това явление се нарича изоморфизъм. В този случай включванията могат значително да повлияят на физичните свойства на минерала, неговият цвят, отражение на светлината и азотни включвания му придават луминисцентни свойства.
Физически свойства
Структурата на диаманта определя неговите физически свойства, те се оценяват по четири критерия:
- твърдост;
- плътност;
- дисперсия и пречупване на светлината;
- кристална решетка.
Твърдостта на минералите се оценява по скалата на Моос, оценката му по тази система е 10, това е максималният показател. Следващият в списъка е корундът, индикаторът му е 9, но твърдостта му е 150 пъти по-малка, което означава абсолютно превъзходство на диаманта в този показател.
Въпреки това, твърдостта на минерала изобщо не означава неговата сила. Диамантът е доста крехък и се чупи лесно, ако се удари с чук.
Специфичното тегло на диаманта (плътност) се определя в диапазона от 3,42 до 3,55 g/cm3. Определя се от съотношението на теглото на минерала към теглото на водата със същия обем.
Освен твърдост, той също има високи индекси на пречупване (2,417-2,421) и дисперсия (0,0574). Тази комбинация от свойства позволява на диаманта да бъде най-ценният и идеален камък за бижута.
Другите физични свойства на минерала също са важни, като топлопроводимост (900-2300 W/m·K), също най-високата от всички вещества. Можете също да отбележите способността на минерала да не се разтваря в киселини и основи, свойствата на диелектрика, ниския коефициент на триене на метала във въздуха и високата точка на топене от 3700-4000 °C при налягане от 11 GPa.
Прилики и разлики между диамант и графит
Въглеродът е един от най-разпространените елементи на Земята, намира се в много вещества, особено в живите организми. Графитът, подобно на диаманта, се състои от въглерод, но структурите на диаманта и графита са много различни. Диамантът може да се превърне в графит под въздействието на високи температури без достъп до кислород, но при нормални условия е в състояние даостават непроменени, това се нарича метастабилност, освен това типът на диамантената кристална решетка е куб. Но графитът е пластов минерал, неговата структура изглежда като серия от слоеве, разположени в различни равнини. Тези слоеве са съставени от шестоъгълници, които образуват система, подобна на пчелна пита. Силни връзки се образуват само между тези шестоъгълници, но между слоевете те са изключително слаби, това причинява наслояването на минерала. В допълнение към ниската си твърдост, графитът абсорбира светлина и има метален блясък, който също е много различен от диаманта.
Тези минерали са най-яркият пример за алотропия - явление, при което веществата имат различни физични свойства, въпреки че се състоят от един и същ химичен елемент.
Произход на диаманта
Няма еднозначно мнение за това как се образуват диамантите в природата, има магматични, мантийни, метеоритни и други теории. Най-разпространеният обаче е магматичен. Смята се, че диамантите се образуват на дълбочина около 200 км под налягане от 50 000 атмосфери и след това се извеждат на повърхността заедно с магмата по време на образуването на кимберлитни тръби. Възрастта на диамантите варира от 100 милиона до 2,5 милиарда години. Също така е научно доказано, че диамантите могат да се образуват, когато метеорит удари земната повърхност, а също и да бъдат открити в самата метеоритна скала. Кристалите от този произход обаче са изключително малки и рядко са подходящи за обработка.
Диамантни депозити
Първите депозити, които бяхаса открити и добивани диаманти, разположени в Индия, но до края на 19 век те са силно изчерпани. Въпреки това, именно там са добивани най-известните, големи и скъпи проби. А през 17-ти и 19-ти век са открити минерални находища в Бразилия и Южна Африка. Историята е пълна с легенди и факти за диамантената треска, които са свързани именно с южноафриканските мини. Последните открити находища на диаманти са в Канада, тяхното развитие започва едва през последното десетилетие на 20 век.
Мините на Намибия са особено интересни, въпреки че добивът на диаманти там е труден и опасен бизнес. Отлаганията на кристали са съсредоточени под слой почва, което, въпреки че усложнява работата, говори за високото качество на минералите. Диамантите, които са изминали няколкостотин километра до повърхността с постоянно триене срещу други скали, са висококачествени, по-нискокачествените кристали просто не биха могли да издържат на такова пътуване и следователно 95% от добитите камъни са с качество на скъпоценни камъни. Има също добре познати и богати на минерали кимберлитни тръби в Русия, Ботсвана, Ангола, Гвинея, Либерия, Танзания и други страни.
Обработка на диаманти
Обработката на диаманти изисква голям опит, знания и умения. Преди да започнете работа, е необходимо задълбочено да проучите камъка, за да запазите впоследствие теглото му колкото е възможно повече и да се отървете от включвания. Най-разпространеният тип диамантено рязане е кръгъл, позволява на камъка да блести с всички цветове и да отразява светлината възможно най-благоприятно. Но тази работа е и най-трудната:кръгъл диамант има 57 равнини и при рязането му е важно да се спазват най-точните пропорции. Популярни видове кройка са също: овална, капка, сърце, маркиза, смарагд и други. Има няколко етапа на обработка на минерали:
- маркировка;
- разделяне;
- пиляне;
- закръгляване;
- нарязване.
Все още се смята, че след обработка диамантът губи около половината от теглото си.
Критерии за оценка на диамантите
Когато се добиват диаманти, само 60% от минералите са подходящи за обработка, те се наричат бижута. Естествено, цената на необработените камъни е много по-ниска от цената на диамантите (повече от два пъти). Диамантите се оценяват според системата 4C:
- Карат (каратово тегло) - 1 карат е равен на 0,2 g.
- Цвят (цвят) - чисто бели диаманти почти никога не се срещат, повечето минерали имат определен нюанс. Стойността му до голяма степен зависи от цвета на диаманта, повечето от камъните, открити в природата, имат жълт или кафяв оттенък, по-рядко се срещат розови, сини и зелени камъни. Най-редките, красиви и следователно скъпи са минералите с наситени цветове, наричат се фантазия. Най-редките са зелени, лилави и черни.
- Яснотата (чистота) също е важен показател, който определя наличието на дефекти в камъка и значително влияе върху неговата стойност.
- Рязане (изрязване) - външният вид на диамант зависи до голяма степен от изрязването. Пречупване и отразяване на светлинатаедин вид "брилянтно" излъчване прави този камък толкова ценен, а грешната форма или съотношение на пропорциите по време на обработката може напълно да го съсипе.
Производство на изкуствени диаманти
Технологията сега ви позволява да "отглеждате" диаманти, почти неразличими от естествените. Има няколко начина за синтезиране:
- Създаването на HPHT-диаманти е методът, най-близък до естествените условия. Минералите се създават от графит и семенен диамант при температура от 1400 ° C под налягане от 50 000 атмосфери. Този метод ви позволява да синтезирате камъни с качество на скъпоценни камъни.
- Създаване на CVD-диаманти (синтез на филм) - производството на камъни във вакуумни условия с помощта на семена и метан и водородни газове. Този метод позволява да се синтезират най-чистите минерали, но те са изключително малки по размер, поради което се използват главно за промишлени цели.
- Експлозивният синтез е метод, който произвежда малки диамантени кристали чрез детониране на експлозиви и след това ги охлажда.
Как да различим оригинал от фалшив
Говорейки за методи за определяне на автентичността на диамантите, си струва да се прави разлика между проверката на автентичността на диамантите и необработените диаманти. Неопитен човек може да обърка диамант с кварц, кристал, други прозрачни минерали и дори стъкло. Въпреки това, изключителните физични и химични свойства на диаманта улесняват разпознаването на фалшификат.
BНа първо място, струва си да запомните твърдостта. Този камък е в състояние да надраска всяка повърхност, но само друг диамант може да остави следи върху него. Също така, потта не остава върху естествен кристал, ако дишате върху него. Върху мокър камък ще има знак като молив, ако го прокарате с алуминий. Можете да го проверите с рентгенова снимка: естествен камък под радиация има наситен зелен цвят. Или погледнете текста през него: ще бъде невъзможно да го разберете през естествен диамант. Отделно, заслужава да се отбележи, че естествеността на камъка може да се провери за пречупване на светлината: като донесете оригинала до източника на светлина, можете да видите само светеща точка в центъра.
