Естествен минерален диамант: структура, физични и химични свойства

Diamond е естествен минерал, един от най-известните и скъпи. Около него вървят много спекулации и легенди, особено по отношение на неговата стойност 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 какво е то. И въпросът за това, какво са различни, не всеки може да отговори. И какво знаем за структурата на диаманта? Или за критериите за оценяване на скъпоценни камъни?

Структура на диаманта

Диамантът е един от трите минерала, който е кристална модификация на въглерода. Другите две са графит и lonsdaleite, вторият може да бъде намерен в метеорити или създаден изкуствено. И ако тези камъни са шестоъгълни модификации, тогава видът на кристалната решетка на диаманта е куб. В тази система въглеродните атоми са подредени по този начин: по един във всеки връх и в центъра на лицето и четири в куба. По този начин се оказва, че атомите са подредени под формата на тетраедри и всеки атом е в центъра на един от тях. Частиците са свързани помежду си чрез най-силната връзка - ковалентна, така че диамантът има висока твърдост.

Химични свойства

Грубо казано, един диамант е чист въглерод, съответно, кристалите на диаманта трябва да са абсолютно прозрачни и да преминават през цялата видима светлина. Но в света няма нищо идеално, което означава, че този минерал също има примеси. Смята се, че максималното съдържание на примеси в бижутерните диаманти не трябва да надвишава 5%. Съставът на диамант може да включва както твърди, така и течни и газообразни вещества, най-често срещаните от които са:

• азот;
• бор;
• алуминий;
• силиций;
• калций;
• магнезий.

Също така, съставът може да включва кварц, гранати, олив, други минерали, железни оксиди, вода и други вещества. Често тези елементи се намират в минерала под формата на механични минерални включвания, но някои от тях могат да заместят въглерода в диамантената структура - това явление се нарича изоморфизъм. В този случай включването може значително да се отрази физичните свойства на минерала, на цвета си, отражение на светлината, и включването на азот дава луминисцентни свойства.

Физични свойства

Структурата на диаманта определя неговите физични свойства, те се оценяват по четири критерия:

• твърдост;
• плътност;
• дисперсия и пречупване на светлината;
• кристална решетка.

Твърдостта на минералите се оценява от мащаб на Мос, Оценката му за тази система е 10, това е максималната цифра. Следващият корунд в списъка, неговият индекс е 9, но неговата твърдост е по-малка от 150 пъти, което означава абсолютното превъзходство на диаманта в този индикатор.

Въпреки това твърдостта на минерала не означава силата му. Диамантът е достатъчно крехък и лесно се разбива, ако го ударите с чук.

Специфичното тегло на диаманта (плътност) се определя в интервала от 3.42 до 3.55 g / cm³. Тя се определя в съотношението на теглото на минерала към теглото на водата от същия обем.

В допълнение към твърдостта има и високи светлинни показатели на рефракция (2,417-2,421) и дисперсия (0,0574). Тази комбинация от свойства позволява на диаманта да бъде най-ценният и идеален камък на бижута.

Другите физични свойства на минерала, като топлопроводност (900-2300 W / mmd-K), също са важни, също и най-високото от всички вещества. Може също така да се отбележи, минерално способност не се разтваря в киселини и основи, диелектрични свойства, нисък коефициент на триене в метал-въздух и висока точка на топене 3700-4000 ° С при налягане от 11 GPa.

Сходства и разлики между диаманта и графита

Въглеродът е един от най-често срещаните елементи на Земята, намира се в много вещества, особено в живите организми. Графитът, подобно на диаманта, се състои от въглерод, но структурата на диаманта и графита е много различна. Diamond може да се превърне графит при високи температури без кислород, но при нормални условия е способен за неопределено време остават непроменени, то се нарича Metastability, към същия тип на кристалната решетка на диаманта - куб. Графитът обаче е слоест минерал, чиято структура изглежда като поредица от слоеве, разположени в различни равнини. Тези слоеве се състоят от шестоъгълници, които образуват система, подобна на медена пита. Силни връзки се образуват само между тези шестоъгълници, но между слоевете те са изключително слаби и това води до стратификация на минерала. В допълнение към ниската твърдост, графитът абсорбира светлината и металният блясък, който също се различава значително от диаманта.

Тези минерали са най-удивителният пример за алотропия - феномен, в който веществата имат различни физични свойства, въпреки че те се състоят от един химически елемент.

Произходът на диаманта

Няма еднозначно мнение за това как се формират диаманти в природата, има магматични, мантийни, метеоритни и други теории. Най-честата обаче е магматична. Смята се, че диаманти се образуват на дълбочина около 200 км под налягане от 50,000 атмосфери и след това се пренасят на повърхността заедно с магма по време на образуването на тръби кимерберит. Възрастта на диамантите варира от 100 милиона до 2,5 милиарда години. Освен това е научно доказано, че диаманти могат да се образуват, когато метеоритът удари повърхността на земята, а също и в самия метеорит. Кристалите от този произход обаче са изключително малки и по-рядко са подходящи за обработка.

Депозити на диаманти

Първите находища, в които са открити и добити диаманти, са били разположени в Индия, но до края на XIX век те са били тежко изчерпани. Въпреки това там се произвеждат най-известните, големи и скъпи проби. И през XVII и XIX век в Бразилия и Южна Африка са открити минерални находища. Историята е пълна с легенди и факти за диамантената треска, които са свързани с южноафриканските мини. Най-новите открити диамантени находища са в Канада, чието развитие започва едва през последното десетилетие на 20-ти век.

Намибийските мини са особено интересни, въпреки че диамантената минна дейност има сложен и опасен бизнес. Находищата на кристали са концентрирани под слой почва, което дори усложнява работата, но говори за високото качество на минералите. Diamonds, които са преминали по пътя на няколкостотин километра на повърхността при постоянна триене с други скали са с високо качество, по-ниско качество кристали просто не можаха такова пътуване, но тъй като 95% от добиваните камъни - скъпоценност качество. Известен и богат на минерали kimberlite тръби има в Русия, Ботсуана, Ангола, Гвинея, Либерия, Танзания и други страни.

Диамантена обработка

Диамантената обработка изисква много опит, знания и умения. Преди да започнете да работите, трябва да проучите подробно камъка, за да запазите максимално теглото му възможно най-много и да се отървете от импрегнациите. Най-често срещаният вид диамантено рязане е кръгъл, позволява на камъка да играе с всички цветове и да отразява светлината колкото е възможно повече. Но тази работа е и най-трудна: кръгъл диамант има 57 самолета, а при рязане е важно да се спазват точните пропорции. Също така популярни видове нарязани са: овал, сълза, сърце, маркиз, изумруд и др. Има няколко етапа на преработка на минерали:

• оформление;
• разделяне;
• трион;
• закръгляне;
• нарязани.

Досега се смята, че след обработката диамантът губи около половината от теглото си.

Критерии за оценка на диаманти

Когато добиват диаманти само 60% от минералите са подходящи за обработка, те се наричат ​​бижута. Разбира се, цената на необработените камъни е значително по-ниска от цената на диамантите (повече от два пъти). Оценяването на диаманти се извършва съгласно системата 4C:

1. Карата (тегло карат) - 1 карат е равна на 0,2 g.
2. Цвят - чистите бели диаманти практически не се срещат, повечето минерали имат определена сянка. Цветът на диаманта до голяма степен зависи от неговата стойност, повечето камъни в природата имат жълт или кафяв оттенък, по-рядко се срещат розови, синьо и зелени камъни. Най-рядко, красиви и следователно скъпи са минералите с богати нюанси, те се наричат ​​фантазия. Най-редките от тях са зелени, лилави и черни.
3. Яснотата (чистотата) също е важен показател, който определя наличието на дефекти в камъка и значително влияе върху неговата цена.
4. Cut (cut) - формата на диаманта зависи в голяма степен от среза. Рефракцията и отразяването на светлината, вид "блясък", правят този камък толкова ценен, а неправилната форма или пропорция на пропорциите по време на обработката може изобщо да го разваля.

Производство на изкуствени диаманти

Сега технологията ви позволява да "растат" диаманти, практически неразличими от естествените диаманти. Има няколко начина за синтезиране:

1. Създаването на диаманти HPHT е най-близко до природните условия. Минералите са създадени от графит и семена диамант при температура от 1400 ° C под налягане от 50,000 атмосфери. Този метод ви позволява да синтезирате камъни с качество на бижута.
2. Създаване на CVD диаманти (филмов синтез) - създаване на камъни във вакуумни условия, използвайки семена и газове от метан и водород. Този метод дава възможност да се синтезират най-чистите минерали, макар и изключително малки, тъй като те са предимно промишлени.
3. Експлозивен синтез - този метод ви позволява да получите малки кристали от диамант чрез взривяване на взривни вещества и след това охлаждане.
   

Как да различаваме оригинала от фалшифициране

Говорейки за методите за определяне на автентичността на диамантите, си струва да се направи разграничение между проверката на автентичността на диамантите и необработените диаманти. Неопитният човек може да обърка диамант с кварц, кристал, други прозрачни минерали и дори със стъкло. Независимо от това, изключителните физични и химични свойства на диаманта улесняват идентифицирането на фалшификат.

На първо място, си струва да си спомните твърдостта. Този камък е способен да надраска всяка повърхност, но върху него само друг диамант може да остави следи. Също така на естествен кристал няма изпарение, ако дишате. На мокър камък ще има следи като молив, ако го държите над него с алуминий. Можете да го проверите с рентгенови лъчи: естествен камък под радиацията има наситен зелен цвят. Или погледнете в текста: чрез естествен диамант ще бъде невъзможно да се разбере. Отделно заслужава да се отбележи, че естествеността на камъка може да се провери за пречупване на светлината: чрез привеждане към светлинния източник на оригинала, можете да видите само осветената точка в центъра.