Diamond Kategorie I : Nativní prvky | |
Žlutý diamant krystal forma osmistěnu . | |
Všeobecné | |
---|---|
Číslo CAS | |
Třída Strunz |
1. CB.10a
1 prvky (kovy a intermetalické slitiny, metaloidy a nekovů, karbidy, silicidy, nitridy, fosfidy) |
Danova třída |
01.03.06.01
Nativní prvky a amalgámy |
Chemický vzorec | VS |
Identifikace | |
Formujte hmotu | 12,0107 ± 0,0008 uma C 100%, |
Barva | Typicky žlutá, hnědá nebo šedá až bezbarvá. Zřídka modrá, zelená, černá, průsvitná, bílá, růžová, fialová, oranžová nebo červená |
Křišťálová třída a vesmírná skupina | Hexakisoctahedral m 3 m Fd 3 m (n ° 227) |
Krystalový systém | Krychlový |
Síť Bravais | Obličej centrovaný krychlový ( diamant ) |
Výstřih | 111 (perfektní ve čtyřech směrech) |
Přestávka | Conchoidal |
Habitus | Osmistěn |
Mohsova stupnice | 10 |
Čára | Bezbarvý |
Jiskra | Adamantine |
Optické vlastnosti | |
Index lomu | 2,407 až 2,451, v závislosti na vlnové délce světla |
Pleochroismus | Ne |
Dvojlom | Ne |
Rozptyl | 2 v z ~ 0,044 |
Absorpční spektrum | Pro bledě žluté diamanty je typická čára 415,5 nm . Ozářené nebo vyhřívané diamanty po ochlazení na nízkou teplotu často vykazují čáru kolem 594 nm . |
Průhlednost | Průhledný |
Chemické vlastnosti | |
Hustota | 3,517 |
Teplota tání | 3546,85 ° C |
Rozpustnost | Nerozpustný ve vodě, kyselinách a zásadách |
Chemické chování | V plameni se změní na grafit |
Jednotky SI & STP, pokud není uvedeno jinak. | |
Diamant (\ dja.mã \) je alotrop vysoký tlak z uhlíku , metastabilní při nízké teplotě a tlaku. Méně stabilní než grafit a Lonsdaleite což jsou další dvě formy krystalizace z uhlíku , jeho sláva jako minerální pochází ze svých fyzikálních vlastností a silné kovalentní vazby mezi svými atomy uspořádány v krystalové soustavy krychlový . Zejména je diamant nejpřirozenějším tvrdým materiálem (s maximálním indexem (10) podle Mohsovy stupnice ) a má velmi vysokou tepelnou vodivost. Jeho vlastnosti znamenají, že diamant nachází mnoho aplikací v průmyslu jako řezné a obráběcí nástroje, ve vědě jako skalpely nebo diamantové kovadliny a ve špercích pro své optické vlastnosti.
Většina přírodních diamantů se vytvořila za podmínek velmi vysokých teplot a tlaků v hloubkách 140 až 190 kilometrů v zemském plášti. Jejich růst vyžaduje 1 až 3,3 miliardy let (mezi 25 a 75% stáří Země). Diamanty jsou vynášeny na povrch magmatem hlubokých sopečných erupcí, které ochlazuje a vytváří vulkanickou horninu obsahující diamanty, kimberlity a lamproity .
Slovo pochází ze starořeckého ἀδάμας - adámas „nezkrotný“ .
Termín diamant pochází z nízkých latinských diamas, -antis , pravděpodobně vyplývajících z metateze z * adimas, -antis ( „magnet“ , termín původně označující nejtvrdší kov a potom jakýkoli velmi tvrdý materiál, jako je magnetit, který působí jako magnet ) pod vlivem řeckých slov začínajících na dia-, samo o sobě odvozeno ze starořeckého Ἀδάμας ( adamas : „nezdolný“ , z adamastos : nepružný, neotřesitelný, který dal adjektivum adamantine , starodávný název adamant diamond a také označení adamantan , je tricyklický uhlovodík ze vzorce C 10 H 16 ).
Termín zpočátku kvalifikuje nezkrotný stav mysli před označením nejtvrdších kovů, s nimiž jsou kovány zbraně a nástroje bohů (jediné, které mají tajemství jejich přípravy): Heraclesova helma z Theogony of ' Hesiod , srp Cronos , letní pluh nebo řetězy Prometheus ( Aischylos ). Adamant je zmíněn v Epinomis .
Název „adamas“ pro „diamant“ je však v pojednání o kamenech řeckého filozofa Theophrastuse jasnější ; je znovu převzato v díle Přírodní historie římského Plinia staršího , dva autoři vyhrazující pro slovo diamant kámen, který je v současné době znám pod tímto názvem.
Od pojmu adamas se odvozují západní označení (francouzský diamant , anglický diamant , španělský a italský diamante ), sanskrt a arabština ( almas ), ruština ( алмаз ).
Legenda říká, že diamanty se v Indii těžily 6000 let (případ Koh-i Nor ). Historicky byly první diamanty vytěženy před 3000 lety v Indii, kde byly nalezeny pouze v naplavených ložiscích (březích řek), jako jsou Pennar , Godâvarî , Mahânadî nebo Krishnâ v bájné oblasti Golconda , hlavního obchodního centra s diamanty. po staletí. Představuje se jako „ovoce hvězd“ nebo pochází ze svatých zdrojů, takže zdobí náboženské předměty. Buddhistické texty odhalují veškerou jeho symboliku: Diamond Sutra (pro kterou je diamant stejně jako věčný), texty Vajrayana . Je také předmětem hinduistického uctívání, symbolicky reprezentujícího vajry , a je součástí mystiky džinismu a tibetského lamaismu . Mezi Dravidians věří, že diamanty růst v zemi, jako zeleniny, což je důvod, proč používat rohovníku , jehož fazole sloužit jako je masové standardu pro vážení diamantů, praxe původně používaný pro karátu .
Diamond je původně jako ostatní ozdoba prvkem (dále jen diamantové řezání (en) aspekty, které mu dává jeho charakteristickou lesk není před středu objeví XIV th století , zřejmě ze strachu, že tato technika umožňuje ztratit své pravomoci), a proto je používá se hlavně jako amulet a talisman kvůli své magické síle a pro svou velkou tvrdost ve velikosti železných nástrojů nebo perforaci drahokamů (jádra, safíry), jako v Číně , v Jemenu kolem -400, kde byly nalezeny perly propíchnuté diamanty a v Kalimantanu , indonéské části Bornea, kde byl diamant objeven kolem roku 600 .
starověkV Egyptě , Řecku a starověkém Římě je považován za chemicky nezničitelný a představuje „Boží slzy“. Nosí se jako amulet, kterému se připisuje ctnost být protiotrávou, diamantový prášek se používá v glyptice . Jeho vzácnost mu dává stále větší hodnotu a získává svůj status drahokamu . Jeho přirozený tvar, tvrdost a transparentnost dosaženo částečného leštící aby bylo atraktivní natolik, aby mohla být namontován v šperků poprvé do II tého století , řecko-římské mytologie a spojují je s věčné lásky: Amorův šípy by skutečně byli přelité diamantovými hroty.
Středověk a renesanceNa začátku středověku se jeho obchod omezil: expanze islámu vyústila v to, že arabští obchodníci ovládli cesty karavan do Indie a křesťanská církev odsuzovala použití diamantů jako pohanského amuletu. Obchod s diamanty je přestavován od Velkých objevů, které vedly k otevření cesty do Indie Evropany, námořním republikám, které postupně převzaly monopol koření a Benátská republika se stala centrem obchodu s diamanty na Západě.
Ve středověku a renesanci se nosil na vrcholu korun nebo jako přívěsek, zdobil regálie a symbolizoval „třetí oko“ mahârâjas . Evropští králové jej získávají pro svou vzácnost, ale také pro svou protiotrávní sílu, konečný všelék . V roce 1270 , Louis IX zavedl sumptuary zákony vyhrazují diamanty jediného panovníka. Až do roku 1477, kdy rakouský arcivévoda Maximilián I. st . Habsburský nabízel jako diamantový zásnubní prsten Marii Burgundské , nosí diamant pouze pánští panovníci. François I st je diamantová korunka dovážející diamanty z Indie jako vladař , poté byly přidány další jeho nástupci jako Sancy a Blue Diamond koruny .
V roce 1534 papež Klement VII. Zemřel polknutím drogy vyrobené z diamantového prášku. Proto se diamant zdobený léčivými vlastnostmi používá jako jed (diamantový prášek používaný v jedovatých prstencích). Nedokonalý diamant (méně brilantní) má přinést smůlu (tedy Bleu de France koupený Jean-Baptiste Tavernierem v roce 1668 jménem Ludvíka XIV. Je pouze 220 000 liber, cena mnohem nižší než velké bezbarvé diamanty). Ve skutečnosti je častěji než ne pro vlastníky dolů, aby vytvořili legendu o prokletí, která by odradila zloděje od toho, že je chtějí ukrást, nebo pro klenotníky, aby vytvořili celou mytologii, která zvyšuje hodnocení prodeje drahokamu.
Moderní a současné epochyVyčerpání indických ložisek, objev a zkoumání Ameriky otevírá nové obzory, což vede k objevování ložisek v Brazílii od roku 1725: do tohoto data jejich objevu v Tejuco v Indii a v „ Indonésii se nacházejí pouze vykořisťovaná ložiska, brazilský objev způsobující skutečný „diamantový spěch“. Tyto brazilské diamanty snižují cenu šperku ze dvou třetin na tři čtvrtiny v závislosti na typu surového kamene: do té doby namontované jako jediný kus na kovové šatony se nyní stává ozdobou všitou k oděvu a nosí se v prostřední. XVIII th století především královny a šlechtici a XIX th století také vysokou buržoazii.
V roce 1772 Antoine Lavoisier pomocí čočky zaostřil sluneční paprsky na diamant v atmosféře bohaté na kyslík. Produktem spalování je oxid uhličitý, Lavoisier ukazuje uhlíkovou povahu diamantu. V roce 1797 Smithson Tennant zopakoval experiment s uhlím: spalování diamantu produkujícího stejný objem oxidu uhličitého jako ekvivalentní množství uhlí ukázal, že diamant je čistý uhlík.
V roce 1866 , v Hopetownu , 120 km jižně od Kimberley (Jižní Afrika), našel diamant Eureka (in) (tak pojmenovaný pro univerzální výstavu v Paříži téhož roku ) mladý chlapec Erasmus Jacobs v kimberlitu . Objev mnoha diamantových dolů v této oblasti zrodil v roce 1888 společnost De Beers , největší diamantovou společnost na světě.
Zatímco objev diamant složení XVIII tého století značek začátku ságy jeho syntézy, to nebylo až do poloviny XX tého století na tom, že lékárny jsou schopni vyrábět to. Od té doby se diamanty staly průmyslovým materiálem, jehož roční produkce nyní dosahuje 570 milionů karátů neboli 114 tun (údaje z roku 2007).
V roce 1932 , Gabrielle Chanel zahájila „Diamond šperky“ kolekci, ve kterém ona se zbavil sadě, diamanty jsou uloženy platiny. Jako první znesvětila diamanty představením bižuterie (falešné šperky smíchané se skutečnými).
2. října 1979 byl objeven diamantový důl Argyle v západní Austrálii , který je dosud největším objemem diamantového dolu na světě.
V září 2012 Rusko zveřejnilo existenci bezkonkurenčního diamantového ložiska, které bylo utajováno 40 let. Nachází se v Popigai a bylo objeveno počátkem 70. let v neobydlené oblasti východní Sibiře , 400 km od Khantigy a 2 000 km severně od Krasnojarsku , hlavního města regionu. Bylo by to 110krát větší než světové zásoby diamantů.
Vnitřek exoplanety 55 Cancri e mohl být tvořen, alespoň na třetinu její hmotnosti, diamantem.
Diamant je metastabilní forma z uhlíku za normálních teplotních a tlakových podmínek. Molární hmotnost diamantu je 12,02 g mol -1 , její měřená hustota je 3520 kg / m 3 .
Nad teplotou 1700 ° C v neutrální atmosféře bez kyslíku se diamant promění v grafit. Ve vzduchu její přeměny započne při teplotě asi 700 ° C . Bod vznícení se nachází mezi 720 a 800 ° C v kyslíku a mezi 850 a 1000 ° C ve vzduchu.
V krystalické budově diamantu jsou vazby mezi atomy uhlíku výsledkem sdružování elektronů z periferní vrstvy za vzniku nasycených vrstev. Každý atom uhlíku je tedy asociován čtyřstěnným způsobem se svými čtyřmi nejbližšími sousedy ( sp 3 hybridizace uhlíku), a tím dokončuje svou vnější vrstvu. Tyto kovalentní vazby , silné a proto obtížně rozbitelné, pokrývají celý krystal, a proto jeho velmi vysoká tvrdost.
Při tlacích řádově 0,6 - 1,1 TPa ( 6 - 11 Mbar ) je kapalný uhlík, stejně jako voda , hustší než pevná forma. Vysoký tlak nezbytný pro zkapalnění diamantu mohl být spojen na Uranu a Neptunu .
Nejrychlejší zvukové vlny , která se pohybuje kolem 18 km / s , byla měřena v diamantu.
Krystalová struktura diamantu. Každá strana měří 0,36 nm .
Příslušné struktury diamantu a grafitu.
Síť diamantového krystalu.
Stereografická projekce na pólové postavy do krystalové struktury diamantu podél osy [111] , což dokazuje jeho symetrii podél prostorové úhlopříčce základní krychle.
Ve svém přirozeném stavu má diamant strukturu odvozenou od kubické struktury zaměřené na obličej (cfc), která se nazývá struktura podobná diamantu, kde kromě atomů na vrcholcích krychle a ve středu každé tváře jsou čtyři z osmi čtyřboků místa definovaná takovou strukturou jsou obsazena, což nakonec dává osm atomů na buňku (ve srovnání se 4 pro klasickou strukturu cfc) a způsobí, že každý atom uhlíku má čtyři sousedy.
Tato struktura je v notaci Strukturbericht uvedena A4 . Jeho prostorová skupina je Fd 3 m ( n o 227 v mezinárodních tabulek ), jeho symbol Pearson ‚s . Jeho síťový parametr je a = 0,3566 nm. Objem oky je 0,04537 nm 3 je teoretická hustota je 3,517.
V laboratoři lze vytvářet diamanty se šestihrannou krystalovou strukturou, které jsou tužší než přírodní kubické diamanty.
Diamant je nejtvrdším přírodním materiálem na Vickersově i Mohsově stupnici .
Tvrdost diamantu závisí na jeho čistotě, dokonalosti a orientaci jeho krystalové struktury . Tvrdost je nejvyšší pro čisté a dokonalé krystaly orientované ve směru <111> , tj. Podél nejdelší úhlopříčky kubické konstrukce příslušného diamantu. I když je možné poškrábat některé diamanty jinými materiály, například nitridem boru , tvrdší diamanty lze poškrábat pouze jinými diamanty nebo agregovanými diamantovými nanodráty .
Tvrdost diamantu přispívá k jeho úspěchu jako drahokamu. Na rozdíl od mnoha jemných nebo drahých kamenů jeho odolnost proti poškrábání usnadňuje každodenní nošení při zachování kvality lesku, což možná vysvětluje jeho popularitu jako preferovaného klenotu pro zásnubní prsteny nebo snubní prsteny, které se obvykle nosí každý den.
Přirozeně nejtvrdší diamanty pocházejí především z Copeton a operací Bingara v New South Wales , Austrálie . Tyto diamanty jsou obecně malé, mají dokonalou až polodokonalou oktaedrickou molekulární strukturu a používají se k leštění jiných diamantů. Jejich tvrdost souvisí s růstovou formou krystalu v jednom kroku, zatímco většina diamantů má několik růstových kroků, které vytvářejí inkluze a skvrny ovlivňující jejich tvrdost.
Tvrdost je spojena s další mechanickou vlastností, houževnatostí , což je schopnost materiálu odolat nárazu. Houževnatost přírodního diamantu byla naměřena na 7,5–10 MPa m ½ . Tato hodnota je dobrá ve srovnání s jinými keramickými materiály, ale nízká ve srovnání s materiály používanými ve strojírenství, jejichž slitiny dosahují houževnatosti vyšší než 100 MPa m ½ .
Elektrická vodivost je nízká, protože elektrony neseskupí společně jako v kovu: zůstávají spojeny s atomy a nemůže, například působením vnějšího elektrického pole, vytvoří elektronický mrak, který by nesl proud kontinuálně . Jinými slovy, diamant je velmi dobrý izolátor . Přesto je předmětem studia jako širokopásmový polovodič pro výkonovou elektroniku .
Tyto modré diamanty (en) typu II-B jsou polovodiče v důsledku přítomnosti atomů boru .
Tepelné vodivosti diamantu je výjimečné, což je důvod, proč je tak studená na dotyk. V elektricky izolačním krystalu, jako je diamant, je tepelná vodivost zajištěna koherentními vibracemi atomů struktury. Byly naměřeny hodnoty 2 500 W / (m · K), které lze srovnat s 401 W / (m · K) pro měď a 429 W / (m · K) pro stříbro. Tato vlastnost z něj dělá kandidáta jako substrát pro chlazení polovodičů .
Koeficient roztažnosti diamantu, spojený s vlastnostmi vibrací struktury tohoto materiálu, je velmi nízký. U čistého diamantu je relativní nárůst délky na jeden stupeň při teplotě místnosti asi miliontina, což lze srovnat s 1,2 miliontinou Invaru , slitiny skládající se ze 64% železa a 36% niklu, která je známá svou velmi nízkou roztažností. Železo je na 11,7 miliontině velmi pozadu.
Na rozdíl od většiny elektrických izolátorů je čistý diamant dobrým vodičem tepla díky silným kovalentním vazbám, které tvoří krystal. Tepelná vodivost čistého diamantu je nejvyšší známo, za to grafenu, pro pevné látky při teplotě místnosti. Při velmi nízké teplotě, stejně jako u všech izolátorů, je jeho elektrická vodivost velmi nízká na rozdíl od kovů, jejichž tepelná vodivost, stejně jako elektrická vodivost, se zvyšuje, když jejich teplota klesá. Vodivost přírodních diamantů je snížena o 1,1% přirozeně přítomným uhlíkem 13, který dehomogenizuje strukturu.
Diamant je jednou z alotropních forem pevného uhlíku . Je metastabilní, to znamená v termodynamické rovnováze s ostatními alotropními formami: dost, aby existoval za normálních podmínek, ale ne dost, aby tak zůstal. Ve skutečnosti se diamant spontánně transformuje na grafit, přičemž reakce je termodynamicky upřednostňována velmi nízkou energií tvorby grafitu, nejstabilnější formy všech forem uhlíku. Modifikace parametrů (T, P) může upřednostňovat dotyčnou transformaci a její inverzi (skutečnost použitá pro design syntetických diamantů ). Transformace diamantu na grafit je však kineticky pomalý proces, příliš pomalý na to, aby ho bylo možné pozorovat, a tedy jeho zdánlivá stabilita. Na rozdíl od reklamy proto diamant není věčný.
Diamant je přirozeně lipofilní a hydrofobní a za normálních okolností nereaguje s kyselinami a zásadami . Je rozpustný v roztavené sodě a zejména v dusičnanu draselném , ponořený do těchto látek, diamant se rozpouští a je zcela zničen.
Nakonec je citlivý na oxidaci a může reagovat s určitými kovy nebo slitinami kovů.
Tyto vady vedly průmysl k výrobě materiálů srovnatelné tvrdosti, ale stabilnějších, méně chemicky reaktivních, jako je kubický nitrid boru .
Diamant je průhledný, průsvitný nebo neprůhledný.
Jeho index lomu je obzvláště vysoký a mění se podle vlnové délky : jsou to tyto vlastnosti spojené s určitou velikostí fazet, které mu dodávají charakteristický lesk, nazývaný „adamantin“. Tento index je:
Syntetické diamanty jsou obecně fluoreskující , zelené, žluté, fialové nebo červené, kvůli přítomným nečistotám (dusík, bór, nikl) nebo po ozáření, na rozdíl od většiny přírodních diamantů.
Přirozenou tepelnou vodivost diamantů používají klenotníci a další gemologové k rozlišení skutečného diamantu od napodobeniny. Tento test je založen na dvojici termistorů napájených z baterie namontovaných na měděném hrotu. Jeden pracuje jako ohřívač, zatímco druhý měří teplotu měděného hrotu. Pokud je testovaným kamenem diamant, povede tepelnou energii ze špičky dostatečně rychle, aby vytvořil měřitelný teplotní pokles. Test trvá 2-3 sekundy.
Přírodní diamanty jsou často tvořeny uhlíkem, který je v plášti od vzniku Země , ale některé jsou tvořeny uhlíkem z organismů, jako jsou řasy . To odhaluje izotopové složení uhlíku. Tento organický uhlík byl pohřben až k zemskému plášti pohybem tektonických desek v subdukčních zónách .
Diamanty vytvořené v plášti někdy obsahují mikroskopické inkluze olivínu , typického horninového minerálu, který tvoří hlavně plášť: peridotit . Naopak diamanty vytvořené během subdukcí v eklogitických horninách někdy nesou například vměstky granátu nebo omphacitu , které jsou typickými minerály těchto hornin.
Je známo, že diamant lze tvořit pouze v konkrétním chemickém prostředí silikátové sulfidové lázně a za vysokých tlaků a teplot; tyto podmínky se vyskytují ve velkých hloubkách, nejméně 150 až 400 km v horní části zemského pláště . Diamanty jsou vyrobeny z uhlíku . Vznikají, když je teplota za extrémních teplotních a tlakových podmínek mezi 1100 ° C a 1400 ° C pro teplotu a pro tlak mezi 4,5 a 6 GPa (podle laboratoře syntetických experimentů v 70. letech), což odpovídá hloubkám kolem 150 až 1 000 km v zemském plášti. Analýza minerálních a plynných inkluzí (nečistoty jako dusík , síra nebo barvicí kovy) umožňuje být přesnější. Většina diamantů krystalizuje v hloubce 150 až 200 km .
Většina diamantů se těží z kimberlitu nalezeného v nejstarších oblastech kontinentální kůry (nejméně 1,5 miliardy let staré) (viz craton ). Kimberlity jsou z hlediska objemu vzácné a nevýznamné (5 000 km 3 ); že lamproitech jsou ještě vzácnější.
V nejvnitřnějších částech kolizních řetězců (viz desková tektonika ), jako jsou Alpy , Himaláje nebo variský řetězec , najdeme kontinentální horniny obsahující mikrodiamanty. Tyto diamanty se vytvářejí během metamorfózy, kdy došlo ke srážce s ultravysokým tlakem v prostředí : střední teploty asi 800 až 900 ° C a tlaky asi 4 GPa .
Mineralogická povaha inkluzí, jejich obsah ve stopových prvcích a izotopové složení (uhlík a dusík) samotných diamantů jsou cennými vodítky pro pochopení geneze tohoto minerálu. Vše nasvědčuje tomu, že růst diamantů v litosférickém plášti nevyplývá z přímé transformace z grafitu, ale spíše zahrnuje zásah kapaliny COH (vodná kapalina obsahující uhlík v nespecifikované molekulární formě: CH 4CO, CO 2) nebo uhličitanové magma ( oblak dopadající na kontinentální kořen bohatý na karbonatit ). Režim krystalizace diamantů ze spodního pláště je mnohem méně omezený. Charakteristiky stopových prvků inkluzí perovskitů vápníku v těchto diamantech naznačují některým autorům růst spojený s přítomností oceánské kůry v oblasti pláště, kde by se mohl skutečně hromadit.
Vytvořené diamanty mají mikrometrickou velikost, a proto je těžba nemůže ovlivnit. Nabízejí však jedinečné objekty pro studium chování skalního systému v hloubce.
Podle povahy jejich zpracování inkluzí, charakteristické pro krystalizační prostředí, se rozlišují dvě hlavní kategorie diamantů. Ve většině případů představují tyto inkluze peridotitovou mineralogii . Druhá kategorie inkluzí je charakteristická pro eklogitické asociace .
Hornina kosočtverce se formuje ze zemského pláště v hloubce. Magma pochází z hloubky, ve které se mohou tvořit diamanty (třikrát nebo více hloubky zdrojového magmatu většiny sopek). Jedná se tedy o relativně vzácný jev. Magma samo o sobě neobsahuje diamanty. Magma, které stoupá vulkanismem, ochlazuje vyvřelé horniny (kimberlit nebo lamproit).
Sopečné krátery obvykle vytvářejí malé plochy ze sopečných průduchů. Horninový materiál je transportován na povrch. Diamanty jsou zvedány silnými sopečnými erupcemi , takže na jejich transformaci nezbývá čas. Způsobily vznik sopečných brekcií , složených z úlomků hornin hlubokého původu. Diamanty se tedy nacházejí v horninách zvaných kimberlity .
Protože jsou krátery velmi silné, jsou velmi stabilní. Jejich litosférický plášť se vyvíjí do poměrně velké hloubky; tato stabilita umožňuje tvorbu diamantů. Ne všechny sopečné průduchy obsahují diamanty; vzácné jsou ty, které obsahují tolik, aby umožnily ekonomicky životaschopnou těžební operaci.
Jakmile byly diamanty transportovány magmatem na vulkanický komín na povrch, může materiál erodovat a diamanty se poté rozloží na velkou plochu.
Sopečný komín obsahující diamanty je primárním zdrojem diamantů. Sekundární zdroje se týkají všech oblastí, kde byl značný počet diamantů erodován z kimberlitové nebo lamproitové matrice a akumulován vodou nebo větrem, tj. V naplavených a lacustrinních ložiskách, současných i starých. Diamanty uvolněné z jejich matrice se hromadí podle jejich velikosti a hustoty v sedimentech.
Diamanty byly také vzácněji nalezeny v ledovcových ložiscích (Wisconsin a Indiana). Na rozdíl od naplavených ložisek nejsou ledovcová ložiska dobrým zdrojem těžby.
Diamanty se také mohou přirozeně objevit při prudkém nárazu asteroidu . Grafit pak stlačený promění v diamant.
Obzvláště bohatá ložiska byla objevena na severní Sibiři v 70. letech. Kvůli studené válce a aby se nezpochybňovaly ruské plány na vybudování továren na výrobu syntetických diamantů, byly informace utajovány až do roku 2012. Jedná se o místo kráteru impaktů , Kráter Popigaï kvůli asteroidu před 35 miliony let. Množství diamantů by bylo desetkrát větší než celosvětové zásoby (nebo ještě mnohem více podle zdrojů), ale použitelné pouze v průmyslu.
Od roku 1984 dalekohledy zachytily infračervené záření vyzařované umírajícími hvězdami bohatými na uhlík a charakteristické pro extrasolární nanodiamanty. V roce 1987 meteorit Orgueil odhalil pre-sluneční nano-diamanty, které by pocházely z rudého obra, jehož exploze je počátkem vzniku sluneční soustavy. V roce 1997 byly takové nanodiamanty nalezeny v meteoritu Allende .
Podle americké studie z roku 2013, kterou vedly Mona Delitsky z California Specialty Engineering a Kevin Baines z University of Wisconsin v Madisonu , se v atmosféře Jupitera a Saturnu tvoří diamanty z atmosférického metanu. Tato studie spojuje všechny, kteří naznačují hypotetickou produkci diamantů na masivních plynných planetách, ale protože jejich pozorování chybí, zůstávají čistě teoretické. V roce 2017 začaly nové experimenty simulující podmínky předpokládané vládnout 10 000 km pod povrchem Uranu a Neptunu konsolidovat tento model produkcí diamantů nanometrické velikosti. Tyto extrémní teploty a tlaky nelze v laboratoři udržet déle než nanosekundu, ale jsou dosaženy v hlubinách Neptunu nebo Uranu, kde by se mohly tvořit nanodiamanty.
Diamantový průmysl, od dolu po klenotnictví, se v souvislosti se systémem pro dopravu tekutých materiálů nazývá „ potrubí “.
Až do XVI th století se Indie a zejména oblast Golconda (Golconda) jako oblast Borneo byly jedinými oblastmi výroby. Nejznámější starověké diamanty byly těženy v Indii . Poté byla objevena ložiska Brazílie. Jsou krmena západní trh až do konce XIX th století , kdy se objev ložisek Jižní Afriky.
Od té doby většina diamantů pochází z Afriky (62,1% v roce 1999 ). Tato situace byla počátkem několika válek, jako byla válka v Sierra Leone , kde strategickými cíli byla kontrola hlavních vkladů země za účelem financování konfliktu.
Téměř oktaedrický krystal ve své matrici.
Diamant v kimberlitové matrici , Jižní Afrika.
Zelenavý diamant oktaedrický krystal.
Macle of Diamonds, Jižní Afrika.
Oktaedrický diamant, cca. 1,8 karátu (6 mm ) na kimberlitové matrici, Finsch Diamond Mine, Jižní Afrika.
V roce 2005 činila světová produkce diamantů 173,5 milionu karátů a hlavními producenty jsou Rusko , Botswana , Austrálie a Demokratická republika Kongo, které dohromady produkují něco přes 73% celosvětové produkce.
Země | Miliony karátů | % z celkového počtu |
---|---|---|
Rusko | 38 000 | 21.9 |
Botswana | 31,890 | 18.4 |
Austrálie | 30 678 | 17.7 |
Demokratická republika Kongo | 27 000 | 15.6 |
Středoafrická republika | 16455 | 10.1 |
Jižní Afrika | 15,775 | 9.1 |
Kanada | 12 300 | 7.1 |
Angola | 10 000 | 5.8 |
Namibie | 1902 | 1.1 |
Čínská lidová republika | 1190 | 0,7 |
Ghana | 1,065 | 0,6 |
Země | Klenot
M karátů |
Průmyslový
M karátů |
Celkový
M karátů |
% světa | |
---|---|---|---|---|---|
1 | Rusko | 21.2 | 16.7 | 37 900 | 29 |
2 | Botswana | 16.2 | 6,96 | 23 160 | 17.7 |
3 | DR Kongo | 3.14 | 12.5 | 15 640 | 12 |
4 | Austrálie | 0,235 | 11.5 | 11735 | 9 |
5 | Kanada | 10.6 | 10 600 | 8.1 | |
6 | Zimbabwe | 1,04 | 9,37 | 10 410 | 8 |
7 | Angola | 8.42 | 0,936 | 9,356 | 7.2 |
8 | Jižní Afrika | 6.51 | 1.63 | 8,140 | 6.2 |
9 | Namibie | 1.69 | 1690 | 1.3 | |
10 | Sierra Leone | 0,457 | 0,152 | 0,609 | 0,5 |
Celkový svět | 69 492 | 59,748 | 129,24 | 100 |
Existují hlavně tři kategorie dolů: povrchová jáma, podzemí nebo ponorka.
Proces těžby je velmi různorodý, protože závisí na oblasti, ve které se diamant těží. Obecně jsou ale operace rozděleny do čtyř částí:
Vzhledem k nákladům na těžbu (v průměru 250 tun rudy lze vytěžit pouze jeden karát diamantu) investují pouze společnosti v regionech, které jim zaručují významnou produkci, protože kilometry čtvereční půdy se obecně těží za účelem získání drahokamu znatelné velikosti a kvality .
Venku je těžba primitivní, a proto je omezena na malé ústupky. V některých zemích, zejména v Africe, nedostatek legislativního rámce a korupce otevírají porušení nekontrolovaného průzkumu, těžby a obchodu s diamanty.
Aluviální těžba je levnější alternativou, ale je to možné pouze tehdy, když geologické pohyby zvedly kosočtverečnou horninu na povrch, erodovanou korytem řeky. Offshore operace jsou nové, v tuto chvíli operuje pouze jedno plavidlo, Mafuta .
Trh s diamanty je samoregulační systém, který určuje své vlastní ceny. Pravidlo čtyř Cs (Cut, Color, Clarity a Carat) se tradičně používá k určení ceny diamantu na základě Rapaportovy zprávy . Tyto čtyři vlastnosti činí z diamantu nejznámější drahokam v klenotnictví.
Krása jeho lesku je dána skutečností, že má vysoký index lomu světla a velkou disperzní sílu: při pronikání se paprsky světla odrážejí uvnitř kamene do nekonečna a světle bílá se rozptyluje, vrací se do interiéru transformovaná do řady barev. Diamanty (jako kapky vody) fungují jako hranoly, protože zpomalují, víceméně v závislosti na vlnových délkách (maximálně fialová , minimálně červená ), takže barvy jsou na obloze rozptýleny ve formě oblouku .
Ne všechny diamanty se používají v klenotnictví. I sebemenší vada je může zbavit hodnoty a poté se používají pro průmyslové aplikace. Jsou to vnitřní bubliny, cizí částice nebo inkluze, špatně vybarvené nebo pokud mají nepravidelný tvar.
4C diamantů Velikost (střih)Schéma starověkých diamantových výbrusů : vývoj od nejprimitivnějších k pokročilejším, předtolkowským , staroevropským výbrusem .
Brilantní střih, podle Marcela Tolkowského, 1919.
Tvary diamantů: (1) osmistěn, (2) kosočtverečný dvanáctistěn, (3) hexakis-oktaedron, (4) a (3) zaoblené fazety ( Encyclopædia Britannica , 1911).
Řezané diamanty.
Stupeň krásy disperze (duhový efekt) diamantu závisí z velké části na velikosti a lesku kamene. Přirozeně diamanty mají své vlastní jiskry, které jsou pak vylepšeny a znásobeny odborným řezem dealera diamantů .
Toto kritérium hodnocení diamantů je jediné, které vyplývá z práce diamantového lapidária a laboratoře udělují hodnocení velikosti podle níže uvedené tabulky.
Kódováno | Velikost (střih) |
---|---|
EX | Vynikající (Vynikající) |
VG | Velmi dobře |
G | Dobrý |
F | Veletrh |
P | Chudý |
Diamanty jsou řezány hlavně v Antverpách (Belgie) , Tel Avivu (Izrael) a Gujaratu (Indie) komunitou Jain . V Thajsku se brousí drahé kameny jako rubíny a safíry. Zatímco v Indii jsou implementovány metody průmyslové výroby, v Antverpách si průmysl zachovává řemeslné metody pro diamanty nad 0,5 karátu.
Díky své extrémní tvrdosti může být diamant opracován pouze jiným diamantem, a proto jsou nejdůležitějšími prvky velikost a lesk kamene.
Před řezáním je drahokam zkoumán, aby se určily jeho roviny štěpení . Poté je na ní nakreslena čára, která označuje obvod těchto plánů. Na tom uděláme malou drážku s druhem dřeva, které má na konci diamant. Tímto otvorem zavedeme tenkou ocelovou čepel, prudce zasáhneme a kámen se rozdělí na dvě části.
Existuje mnoho způsobů, jak brousit diamanty. XV th na XVII th století, je velikost praxe hrot (leštění špičku osmistěnu) a tabulka (leštění krystal diamantový prášek plochami). Tehdejší portrétní malby ukazují černý diamant, protože tyto techniky jsou neúčinné. V XVII th objeví století „brilantní“ řez, velikost nejlépe známý, ten, který klade si zvýšit krásu diamantu, a proto je nejpoužívanější. Tato zdokonalená technika umožňuje přeměnit drsné kameny na skutečné klenoty světla odhalením 58 fazet (57, pokud nebereme v úvahu límec): 33 na koruně a 24 na hlavě válců , pravidelné a definované velikosti přesně na povrchu diamantu.
Pokud se koncepty čistoty a barvy diamantu zdají být známé, proporce velikosti jsou zřídka. Ty jsou však zásadním faktorem kvality. Přímo podmíňují vykreslení lesku a „oheň“ diamantu. Stejná barva, diamant se správnými proporcemi bude mnohem jasnější než nesprávně broušený čistý diamant.
Od objevení Tolkovského řezu v roce 1919 se obchodníci s diamanty neustále snažili optimalizovat vykreslení diamantové brilantnosti. Ze všech velikostí diamantů je určitě nejvíce prozkoumaný a nejúspěšnější brilantní kulatý tvar; dnes proporce aplikované na tuto velikost vyplývají přímo z pochopení optických zákonů materiálu a zvládnutí techniky velikosti a leštění.
V Japonsku je šíp a srdce řezané ( Srdce a šípy ) velmi populární a tak pojmenované kvůli tvarům hry produkovaného světla.
BarvaDiamanty jsou také klasifikovány podle barvy. Nejběžnější barvou je „bílá“ (absence barvy: to znamená, že diamant je průhledný a bezbarvý). Tyto barvy se označují přechodem od D (nejčistší bílá) do Z (nejtmavší odstín):
Kódováno | Barva |
---|---|
D | Výjimečná bílá + |
E | Výjimečná bílá |
F | Extra bílá + |
G | Extra bílá |
H | Bílý |
Já a J. | Nuance bílá |
K. a L. | Mírně zabarvené |
M až Z | Označená barva |
Tento systém třídění barev byl zřízen nezávislou laboratoří GIA (Gemological Institute of America), aby nahradil jiné systémy používající třídění A, B nebo C (A označující nejlepší diamanty) doplněné popisy barev. Modrá bílá . Aby se zabránilo záměně se starým systémem, barevný zápis začíná na D, aby označil nejlepší barvu.
Diamanty jiné barvy, například modré diamanty, se jmenují Fancy Colored Diamonds a mají odlišný systém hodnocení.
Čistota (jasnost)Diamanty také obsahují širokou škálu inkluzí, které mohou změnit jejich vzhled. Zahrnutí nebo nečistota do diamantu se ve Francii přezdívá „ ropucha “ . Zahrnutí jsou označena pomocí následujících kódů:
Kódováno | Význam |
---|---|
IF ( interně bezchybný ) / FL (bezchybný) | Žádné vnitřní a povrchové inkluze s 10násobným zvětšením |
VVS1-VVS2 ( velmi velmi mírně zahrnuto ) | Drobné inkluze velmi obtížně viditelné pomocí lupy se zvětšením 10krát (1 je nejlepší kvalita) |
VS1-VS2 ( velmi mírně zahrnuto ) | Velmi malá inkluze (y), která je s 10násobným zvětšením stěží viditelná |
SI1-SI2-SI3 ( mírně zahrnuto ) | Malé inkluze snadno viditelné pomocí lupy se zvětšením 10krát |
I1-I2-I3 ( součástí balení ) | Velké a / nebo četné inkluze viditelné pouhým okem |
Pokud diamant obsahuje vodík jako nečistotu, bude obvykle vypadat fialově nebo fialově , ve velmi vzácných případech bude červeně. Zelené diamanty výsledkem ozáření pomocí alfa částic , které vedou k deformaci z krystalové mřížky .
Hmotnost (karát)Hmotnost diamantu se měří v karátech, což odpovídá 0,20 gramu. Hodnota diamantu je exponenciální ve srovnání s jeho hmotou. Jinými slovy, dvoukarátový diamant má hodnotu více než dva jednokarátové diamanty, protože je považován za vzácnější, a proto dražší.
Laboratoře a certifikaceGemologické laboratoře se starají o certifikaci vlastností diamantů podle klasifikace 4C. Tato certifikace je doprovázena prováděním přesných měření diamantů, přiřazením velikosti, lesku a symetrie, fluorescenční analýzou a přiřazením jedinečného vyrytého čísla laseru do diamantu. Lidé odpovědní za tuto práci jsou profesionální gemologové . Existuje několik globálních gemologických laboratoří, nejznámější jsou:
Existují dva typy certifikátů vydaných laboratořemi:
Tento typ certifikátu zahrnuje použití moderních přístrojů: infračervená spektroskopie ( IRTF ), nízkoteplotní ultrafialová infračervená spektrometrie (UV-PIR), fotoluminiscence (PL) atd.
Obchodník s diamanty (termín původně označující diamantovou frézu), na rozdíl od gemologa, diamant nestuduje, ale vyjednává. V závislosti na specializaci se bude jeho činnost týkat broušených kamenů nebo drsných kamenů, některé kombinují obojí.
Druhy diamantůKlasifikace diamantů je také organizována podle toho, zda je ve své struktuře přítomný dusík, který mění jeho optické vlastnosti. Existují dva typy: typ I, kde je prokázána přítomnost dusíku, a typ II bez dusíku, velmi vzácný a který odpovídá delší době tréninku.
Tuto v zásadě vědeckou klasifikaci lze shrnout v následující tabulce:
Typ | Definice | Barva | Zvláštnost | Populace |
---|---|---|---|---|
IA | Malé dusíkové skupiny Obsahuje 0,3% dusíku |
Bezbarvá, žlutá, hnědá, růžová, zelená a modrá |
Modrá fluorescence Úzké
absorpční linie |
98% |
Já b | Izolovaný dusík Obsahuje 0,1% dusíku |
Intenzivní žlutá, oranžová, hnědá a bezbarvá | Většina syntetických diamantů Široké absorpční linie |
Vzácné Asi 1% |
On má | Čistý bez dusíku | Bezbarvá, hnědá, růžová, fialová, zelená a zlatá Výjimečná bílá + |
UV transparentní <230 μm | Asi 0,8% Velmi vzácné |
II b | Bez dusíku s 0,1% boru | Modrá a šedá | Polovodič typu P. | Asi 0,2% Extrémně vzácné |
Seznam některých slavných diamantů:
Barva | Drsný kámen | štípaný kámen | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Příjmení | Karáty | Místo objevu | Rok | Příjmení | Karáty | |
Bezbarvý | Cullinan | 3 106 | Jižní Afrika ( důl Premier ) |
1905 | Velká hvězda Afriky (Cullinan I) |
530,20 |
Malá africká hvězda (Cullinan II) |
317,40 | |||||
793,62 | Indie (důl Kollur) |
XVII th století | Velký Mughal | 279,56 | ||
787,50 | Indie | XVII th století | Orloff | 194,75 | ||
410 | Indie | 1698 | Regent | 140,50 | ||
Koh-i Nor | 105 602 | |||||
Excelsior | 995,2 | Jihoafrická republika (Jagersfontein) |
1893 | Excelsior I. | 69,68 | |
Sancy | 55,23 | |||||
Beau Sancy | 34,98 | |||||
Růžový | Indie | před 1642 | Velký stůl | 242,31 (staré karáty) | ||
Indie | Daria-e nour | mezi 175 a 195 | ||||
261,24 | Brazílie | 1853 | Jižní hvězda | 128 | ||
Indie | Noor-ol-Ain (en) | NS. 60 | ||||
132,5 | Jižní Afrika | 1999 | Pink Star and Pink Dream (en) | 59,60 | ||
Indie | Princie (en) | 34,65 | ||||
Graffová růžová | 24,78 | |||||
Hortenzie | 21,32 | |||||
Marťan Pink | 12.04 | |||||
Zelená | 119,50 | Indie | 1743 | Drážďany zelené | 40,70 | |
Modrý | 115 | Indie | 1668 |
Blue Crown Diamond (broušený v roce 1671) |
69 | |
Naděje (odcizený a korunovaný diamant s modrou korunou kolem roku 1812) |
44,50 | |||||
Modrošedá | Indie | 1664 | Wittelsbach | 35,56 | ||
1559 | El Estanque (es) | 100 | ||||
Černá | Orloff černá | 67,50 | ||||
587 | střední Afrika | XX th century | Duch De Grisogona | 312,24 | ||
Tablet islámu | 160,18 | |||||
Žluto-hnědá | Florentin (zmizel od roku 1922) | 137,27 | ||||
755 | Jižní Afrika | 1985 |
Golden Jubilee (královská koruna Thajska) |
545,67 |
Tyto konfliktní diamanty , někdy volal „krev diamanty“ ( krevní diamanty v angličtině), jsou diamanty z afrického kontinentu, který palivo války vedené povstalecké vlády. Tyto diamanty získané z dolů v oblastech, kde zuří válka, se prodávají nelegálně a tajně, aby zásobovaly ozbrojené skupiny, které je využívají, zbraněmi a střelivem.
V roce 2003, mezinárodní režim certifikace surových diamantů, byl zahájen proces Kimberley (Kimberley Process Certification Scheme - KPCS), který má kontrolovat globální obchod s neopracovanými diamanty. Mezinárodní fórum však bylo předmětem velké kritiky , z nichž některé pocházely přímo od zakládajících členů Kimberleyského procesu, jako jsou nevládní organizace Global Witness and Impact (dříve Partnership Africa Canada).
Diamant je díky své tvrdosti široce používán v průmyslu. Od řezacích a obráběcích nástrojů založených na mechanických vlastnostech diamantu až po diamantové kovadliny pro opětovné vytváření titanových tlaků jsou aplikace rozmanité. Tato tvrdost se také podílí na přesnosti, které lze dosáhnout pomocí diamantových nástrojů: zejména diamantové skalpely umožňují vytvářet velmi přesné řezy ( například v oftalmologii ), protože i ten nejmenší dotek řezá pokožku. Diamant není reaktivní, je biokompatibilní a nevyvolává odmítnutí ani toxicitu.
Chemie má velký zájem o diamant: má vlastnosti, které jej činí velmi vhodné pro použití v elektrochemii:
Mnoho optických zařízení používá průhlednost diamantu, zatímco elektronická zařízení využívají zejména jeho tepelné vlastnosti.
Díky své nízké elektrické vodivosti lze diamant použít v polovodičovém průmyslu, když je dopován nečistotami z boru , boru- deuteria nebo fosforu . Diamant silně dotovaný bórem (více než 3 × 10 20 B / cm 3 ) získává kovové chování a může být použit jako elektroda pro elektrochemii . Takové elektrody jsou schopné „redukovat na nízký potenciál a dokonce oxidovat při vysokém potenciálu sloučeniny, na které určité běžné elektrody, jako je zlato , platina a skelný uhlík , nedosáhnou“. Proto i nadále velmi zajímavé pro účely ochrany životního prostředí, protože to jim umožňuje snížení dusičnany a oxidují některé organické sloučeniny, které znečišťují vodu bez útoku na vodu " .
Diamanty jsou v současné době studovány pro použití jako detektory:
Na druhou stranu a navzdory jejich značné stabilitě nelze diamanty použít v jádru jaderné elektrárny , protože bombardování je příliš velké a materiál by byl zničen.
Rozšíření diamantů zasazených do čepele.
Diamantový skalpel, čepel ze syntetického diamantu.
Protože víme, že diamant je pouze zvláštní formou uhlíku, fyzikové a chemici se ho pokusili syntetizovat. První umělá syntéza diamantů se uskutečnila v roce 1953 ve Stockholmu vynálezcem Baltzarem von Platenem a mladým stavebním inženýrem Andersem Kämpem pracujícím pro švédskou společnost ASEA . V poslední době kalifornská společnost Akhan Semiconductor vyvinula výrobní proces, který je použil jako polovodiče se širokým pásmem.
Vystavením uhlíku vysokému tlaku a vysoké teplotě po dobu několika hodin v přítomnosti katalyzátorů včetně vodíku je možné vyrobit syntetický diamant. Zpočátku se kvůli své malé velikosti používaly pouze v průmyslu.
Ve Francii je komerční použití výrazu „kultivovaný diamant“ zakázáno, místo toho musí být použit syntetický diamant (viz klenot ).
Imitace diamantu je ne-diamantový materiál používaný k simulaci vzhledu diamantu. Zirkon je nejběžnější z nich, moissanite také imitace diamond office, i když je dražší než výroba oxidu zirkonia. Oba jsou prováděny uměle.
Vylepšení diamantů jsou konkrétní úpravy prováděné na přírodních nebo syntetických diamantech, obvykle již broušených, jejichž cílem je zlepšit vlastnosti drahokamu. Mezi tato ošetření patří laserová mikroforga k odstranění vměstků, nanášení povlaků k opravě trhlin, ozáření nebo ošetření vysokým teplem a vysokým tlakem ke zlepšení barvy diamantu nebo dokonce k jeho takzvané „Fancy color. Color“.
Diamant je symbol používaný v několika uměleckých oborech a je předmětem více než jedné legendy nebo historie.
Etymologie diamantu a jeho smysl pro jiskřivý lesk vyvolaný tímto „tvrdým minerálem“ a „adamantinovou jiskrou“ vysvětlují, že sloužil jako reference k označení nejrůznějších drahokamů, jako jsou:
Všechna tato jména jsou ve skutečnosti hrubá (kromě zjevných označení původu skutečného diamantu).