Diament

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy minerału. Zobacz też: miejscowość o takiej nazwie.
Diament
Kryształ diamentu w kimberlicie Żółty diament
Kryształ diamentu w kimberlicie Żółty diament
Dobrze wykształcony oktaedr diamentu
Dobrze wykształcony oktaedr diamentu
Właściwości chemiczne i fizyczne
Skład chemiczny C
Twardość w skali Mohsa 10
Przełam muszlowy[1], nierówny
Łupliwość dość wyraźna, według <111>
Układ krystalograficzny regularny
Gęstość minerału 3,47–3,57; najczęściej 3,52 g/cm³
Właściwości optyczne
Barwa bezbarwny lub zabarwiony na różne odcienie (żółty, niebieski, różowy, zielony), także czarny
Rysa biała
Połysk diamentowy
Współczynnik załamania 2,4175–2,4178
Inne dyspersja – 0,044

Pleochroizm – brak[2]

Dodatkowe dane
Szczególne własności w temperaturze ok. 1000°C spala się w tlenie na CO2, w łuku elektrycznym przechodzi w grafit
Struktura diamentu
Polikrystaliczna warstwa diamentowa otrzymana metodą HF-CVD

Diament – bardzo rzadki minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Nazwa pochodzi od stgr. ἀδάμας adamas (dopełniacz ἀδάμαντος adamantos, łac. diamentum) = "niepokonany, niezniszczalny" i nawiązuje do wyjątkowej twardości tego minerału. Jest najtwardszą znaną substancją z występujących w przyrodzie.

Po raz pierwszy diament spalił pod szklanym kloszem Antoine Lavoisier, używając promieni słonecznych skupionych soczewką. Udowodnił w ten sposób, że diament to czysty węgiel.

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Tworzy zazwyczaj niewielkie kryształy przyjmujące postać ośmiościanu, rzadziej sześcianu. Duża część kryształów ma zaokrąglone kształty oraz wykazuje zbliźniaczenia. W przyrodzie stanowi jedną z sześciu – obok grafitu, fulerenów, nanopianki, nanorurek i grafenuodmian alotropowych węgla. Przeźroczysty diament zwykle zawiera śladowe ilości azotu, glinu, boru, manganu, krzemu, magnezu, chromu.

Są w nim spotykane różne wrostki mineralne reprezentowane przez: oliwin, granat, pirop, pirotyn, ilmenit, rutyl, grafit, diopsyd, spinel oraz wcześniej wykrystalizowane diamenty. Rodzaj tych inkluzji pozwala na precyzyjne określenie miejsca pochodzenia danego kamienia.

Jego powierzchnię można zarysować tylko przy pomocy innego diamentu. Mimo niezwykłej twardości jest bardzo kruchy[5].

Ze względu na cechy zewnętrzne wyróżnia się kilka typów diamentów:

  • bort – występuje w postaci nieregularnych zrostów ziarnistych, drobnokrystalicznych skupień
  • ballas – włóknisto-promieniste skupienia kryształów diamentu, występuje zwykle z bortem
  • lonsdaleit – polimorficzna odmiana diamentu o dużej gęstości atomowej
  • karbonado – zwany też czarnym diamentem, występuje w postaci drobnoziarnistych, porowatych skupień zabarwionych na czarno, szaro lub ciemnozielono, o różnej wielkości (aż do wielkości jaja), przypominających z wyglądu koks (spotykanych przede wszystkim w Bahii w Brazylii.

Diamenty naturalne monokrystaliczne klasyfikuje się na cztery grupy:

  • Typ Ia – Stanowi 98% całkowitego wydobycia. Zawiera znaczne ilości azotu (około 1%) stanowiącego zanieczyszczenie. Silnie absorbują ultrafiolet, są optycznie przezroczyste dla fal o długości ponad 320 nm, przewodnictwo cieplne 900 W/(m·K), rezystywność elektryczna >1016 Ω·cm
  • Typ Ib – Stanowi 1% całkowitego wydobycia. Zawiera do 0,2% azotu równomiernie rozproszonego w objętości kryształu. Własności optyczne, cieplne i elektryczne jak typ Ia. Do tej grupy należą prawie wszystkie diamenty syntetyczne.
  • Typ IIa – Prawie nie zawiera azotu. Rzadko występuje w przyrodzie. Przewodnictwo cieplne 2600 W/(m·K), rezystywność elektryczna >1016 Ω·cm
  • Typ IIb – Zawiera domieszkę boru. Błękitna barwa, rezystywność elektryczna >10-1000 Ω·cm, są półprzewodnikami typu p

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

Rozróżnia się dwa rodzaje występowania diamentów:

  • złoża pierwotne, znajdujące się w miejscu gdzie powstały
  • złoża wtórne – okruchowe, przeniesione w inne okolice
    • złoża eluwialne – tworzą się przy podchodzeniu ku powierzchni utworów diamentonośnych na skutek ich wietrzenia i odłączenia się części lekkich i i rozpuszczalnych (np. Indie, Brazylia).
    • złoża deluwialne – są produktem obsunięcia się materiału diamentonośnego posegregowanego dzięki różnicy ciężarów właściwych składników (spotykane w Indiach i Brazylii).
    • aluwialne złoża diamentonośne –występują w łożyskach i tarasach rzek współczesnych i dawnych (np. Borneo, płd. Afryka, Birma, Kongo, Brazylia).
    • złoża okruchowe pochodzenia morskiego – spotykane na brzegach mórz i tarasach morskich w postaci wąskich pasów równoległych do wybrzeża (np. Afryka płd-zach).
    • złoża lodowcowe – znane ze zlepieńców lodowcowych Brazylii i dorzecza Oranje.
    • złoża pochodzenia eolicznego – znane jedynie z pustyni Namib
    • złoża mieszane – złoża Konga i Gujany Brytyjskiej (złoża odkryte w 1887 nad rzekami. Diamenty dorównują brazylijskim. Na 1 m³ przypada ok. 2 karaty diamentów).

Złoża wtórne były znane wcześniej i mają większe znaczenie pod względem wydobytych i wydobywanych dotąd diamentów.

Diamenty występują również w meteorytach w postaci wysokociśnieniowej odmiany heksagonalnej zwanej lonsdaleitem.

Miejsca występowania:

  • Indie – złoża wtórne, znane na wiele wieków p.n.e. i będące jedynym źródłem diamentów do początku XVIII wieku. Obszar diamentonośny ciągnie się na Półwyspie Hindustańskim w dolinach rzek: Penner, Kistnach, Gadavary. Średnia wielkość diamentów wynosi 0,6 karata. Są w najwyższym gatunku pod względem czystości, połysku, przezroczystości. Wydobycie bardzo prymitywne. Złoża prawie wyczerpane.
  • Rosja (w Jakucji (Trubka Udacznaja), Ural, Płw. Kola)
  • Australia – nad rzekami Gwadir i Darling. Diamenty małe o dużej odporności, mniejszej łupliwości i silnym połysku.
  • Republika Południowej Afryki – dorzecze Oranje, Vaal – znane od 1867 r. W 1870 r. odkryto wielkie złoża pierwotne typu kimberlitowego około Kimberley. Tu w kopalniach znaleziono największe i najbardziej znane diamenty: Cullinan, Excelsior, Petz, Wiktoria, Juliusz Man. W 1927 r. wydobyto tam 4 708 038 karatów, a ze złóż pierwotnych 2 138 407 karatów diamentów.
  • Demokratyczna Republika Konga – złoża przeważnie okruchowe, diamenty mają głównie znaczenie przemysłowe; wydajność wynosi 2-3 karatów na 1 m³ skały. Dostarczają ok. 65% produkcji światowej.
  • BrazyliaMinas Gerais, Mato Grosso, Parana – eksploatację złóż zaczęto w 1721 r. Złoża aluwialne (przy zboczach i tarasach rzek). Zawartość diamentów wynosi przeciętnie 0,5-1 karata na 1 m³ skały. Występuje duża ilość diamentów czarnych (karbonado). Diamentom brazylijskim towarzyszą różne minerały szlachetne i półszlachetne.
  • BotswanaOrapa
  • Namibia
  • Sierra Leone – szczególnie w regionie Koidu, złoża aluwialne
  • Senegal
  • Kanada
  • Stany Zjednoczone – złoża nie mają większego znaczenia przemysłowego
  • Angola
  • Kongo
  • Lesotho
  • Tanzania
  • Ghana
  • Wybrzeże Kości Słoniowej
  • Burkina Faso
  • Gwinea
  • Liberia.

Wiek najstarszych diamentów (odkrytych w Australii) szacuje się na 3 do 4,25 mld lat[6].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

  • jest stosowany przy produkcji materiałów ściernych (diamenty syntetyczne) i narzędzi tnących i skrawających (m.in. noży do cięcia szkła)
  • do wyrobu past termoprzewodzących (diamenty syntetyczne)
  • jako elementy w aparaturze naukowej i medycznej
  • detektory cząstek elementarnych, dozymetry
  • do wyrobu filier (wkładek kalibracyjnych – narzynek), do ciągadeł drutów i włókien sztucznych. Trwałość ciągadeł diamentowych w przypadku ciągnienia niektórych materiałów może być niemal 250 razy większa niż ciągadeł wykonanych z bardzo twardych węglików spiekanych[7].
  • do wyrobu twardościomierzy i igieł fonograficznych
  • w jubilerstwie do wyrobu biżuterii – odpowiednio oszlifowane diamenty noszą nazwę brylantów; cechy kamieni jubilerskich ma zaledwie 10–20% wszystkich wydobywanych diamentów

Imitacje diamentów[edytuj | edytuj kod]

Diament, jako jeden z najbardziej cenionych kamieni szlachetnych, był od wieków pożądany, a co za tym idzie próbowano stosować materiały zarówno naturalne, jak i syntetyczne do jego naśladowania. Jako imitacje najczęściej stosowane są[7]:

Pierścionek z oszlifowanymi syntetycznymi węglikami krzemu
  • cyrkon - łatwy do rozpoznania po znacznie większej gęstości
  • korund - stosowne bezbarwne odmiany szafirów: leukoszafiry, charakteryzują się większą gęstością od diamentu oraz mniejszym współczynnikiem załamania światła i dyspersji
  • topaz - odmian bezbarwne, jak i lekko zabarwione, łatwe do rozpoznania po niewielkiej dyspersji i znacznie niższym współczynniku załamania światła. W przeszłości topaz był powszechnie stosowany, nierzadko czerpano z tego niemałe zyski.
  • spinel - zarówno naturalny, jak i syntetyczny; podobnie jak w przypadku topazu mniejsza dyspersja i współczynnik załamania światła
  • rutyl - zarówno naturalny, jak i syntetyczny; większa gęstość, większy współczynnik załamania światła, znacznie mniejsza twardość
  • kwarc - głównie kryształ górski - niski współczynnik załamania światła i dyspersja powodują brak tzw. ognia charakterystycznego dla diamentów; znacznie mniejsza twardość i gęstość; stosowany już w starożytności
  • cyrkonia - syntetyczny ditlenek cyrkonu - znacznie większa gęstość, mniejszy współczynnik załamania światła, większa dyspersja. Obecnie jeden z chętniej stosowanych materiałów na imitacje diamentów ze względu na bardzo niską cenę oraz występowanie w widocznym stopniu tzw. ognia.
  • YAG - syntetyczny granat itrowo-aluminiowy - większa gęstość, mniejszy współczynnik załamania światła i dyspersja, silny połysk
  • moissanit - syntetyczna bezbarwna odmiana węgliku krzemu (karborundu) - mniejsza gęstość, znacznie większa dyspersja, duża twardość (ok. 9,25 w skali Mohsa). Obecnie, dzięki ulepszonym metodom wytwarzania, jest coraz częściej stosowany w jubilerstwie.
  • szkło ołowiowe - prymitywna metoda polegająca na stosowaniu szkła o dużym współczynniku załamania światła (w stosunku do innych gatunków), duża gęstość dochodząca nawet do 6 g/cm³, mała twardość (ok. 5 w skali Mohsa), uczucie ciepła przy dotknięciu wynikające ze słabego przewodnictwa cieplnego szkła; materiał bardzo tani
  • tworzywa sztuczne - cały szereg rożnych materiałów - podobnie jak w przypadku szkła stosowane tylko w przypadku najtańszych zastosowań, znikoma twardość (ok. 2 w skali Mohsa), znacznie mniejsza gęstość, mniejsza dyspersja i współczynnik załamania światła, uczucie ciepła przy dotknięciu.

Osobną grupę stanowią syntetyczne diamenty, będące materiałami o takich samych właściwościach mechanicznych, fizycznych i chemicznych co diamenty naturalne. Zastosowanie jest ograniczone ze względu na wysokie koszty wytwarzania i trudności w uzyskiwaniu większych czystych kryształów. Bardzo trudne do odróżnienia od naturalnych. Badania nad syntezą diamentów o znaczeniu jubilerskim prowadzi, między innymi, firma De Beers. Niezależne badania prowadzone są też na terenie Rosji.

Próba syntezy diamentu jest tematem powieści Juliusza Verne'a Gwiazda Południa.

Znane diamenty[edytuj | edytuj kod]

Do najsłynniejszych diamentów na świecie należą:

  • Cullinan – 3106 karatów, jest to największy znany diament, podzielony na 105 części i oszlifowany, znaleziony w 1905 niedaleko Pretorii
  • Excelsior – 995,2 karata, podzielony na 11 części i oszlifowany
  • Prezydent – 726,6 karata, brazylijski, podzielony na 29 części i oszlifowany
  • Jonker – 726 karatów, podzielony na 15 części i oszlifowany
  • Jubilee – 650,8 karata, po oszlifowaniu 245 karatów
  • Centenary - 599 karatów znaleziony w kopalni Premier 17 lipca 1986. Szlifowanie trwało niemal 3 lata (szlifierzem był Gabi Tolkowsky). Po oszlifowaniu kamień ma 273,85 karatów.
  • Imperial (Victoria, Great White, Nizam) – 457 karatów, oszlifowany
  • Darcy Vargas – 425 karatów, brazylijski
  • Regent – 410 karatów, po oszlifowaniu 140,5 karata, obecnie w Luwrze
  • Szach – 3x1 cm, obecnie w skarbcu na Kremlu
  • Orłow – ok. 400 karatów, po oszlifowaniu 189,6 karata
  • Gwiazda Jakucji – 234 karaty, syberyjski
  • Millennium Star – 203 karaty
  • Koh-i-noor – 181,1 karata, indyjski, po oszlifowaniu 108,93 karata, zdobi brytyjskie klejnoty koronne
  • Hope – 67,125 karata, po oszlifowaniu 44,4 karata, największy barwny diament – szafirowoniebieski.

27 sierpnia 2007 podano informację o odkryciu największego diamentu na świecie, ważącego dwukrotnie więcej od dotychczasowego rekordzisty (ok. 7 tys. karatów)[8][9], co okazało się oszustwem[10].

Najcenniejsze diamenty w Polsce to:

  • wielki czarny diament w złotej puszce św. Stanisława (1504, skarbiec katedry na Wawelu)
  • bezbarwny diament w koronie monstrancji Jana Kazimierza (1672, skarbiec klasztoru Paulinów na Jasnej Górze) – 10 karatów.

Wartość diamentu zależy ściśle od jego czystości, koniunktury na rynku i wielu innych czynników. Dla ogólnych szacunków można jednak przyjąć, że diament o wadze 100 karatów jest wart około 850 tysięcy złotych. Stąd też Cullinan, największy znany dotychczas diament (3106 karatów), wart był (przed podzieleniem) około dwudziestu pięciu milionów złotych[potrzebne źródło].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. A. Bolewski, A. Manecki – Mineralogia szczegółowa – Wyd. PAE W-wa 1993, str. 38
  2. Nikodem Sobczak: MAŁA ENCYKLOPEDIA KAMIENI SZLACHETNYCH I OZDOBNYCH. Wydawnictwa "ALFA", 1986 Warszawa, s. 74. ISBN 83-7001-030-X.
  3. Topliwość minerałów, Czy można stopić diament? (ang.)
  4. ABC diamentów, Zasady oceny diamentów surowych
  5. Diamenty i brylanty, Diament - opis, historia i legendy, Wytrzymałość diamentów, Diamenty
  6. Menneken M. et al., Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia Nature 448, 917-920 (23 August 2007) doi:10.1038/nature06083 [28-08-2007] (en)
  7. 7,0 7,1 Kazimierz Maślankiewicz: Kamienie szlachetne. Wydawnictwa Geologiczne, 1982 Warszawa. ISBN 83-220-0132-0.
  8. World's largest diamond in NW. news24.com (strona zarchiwizowana przez web.archive.org), 2007-08-27. [dostęp 2012-03-04].
  9. news.bbc.co.uk
  10. deser.gazeta.pl

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]