Diament

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Ten artykuł dotyczy minerału. Zobacz też: inne znaczenia słowa Diament.
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 około 1000 °C spala się w tlenie, 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 jego wyjątkowej twardości. Jest najtwardszą znaną substancją występującą w przyrodzie.

Antoine Lavoisier po raz pierwszy spalił diament pod szklanym kloszem, 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 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.

Jego powierzchnię można zarysować tylko przy pomocy innego diamentu. Mimo bardzo dużej twardości jest względnie kruchy[5][6].

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 – odmiana diamentu występująca w meteorytach, o sieci regularnej z licznymi defektami
  • 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 kimberlitowe – mają wielkie znaczenie przemysłowo-gospodarcze (np. południowa Afryka, niektóre złoża w Brazylii).
    • złoża perydotytowe – rzadko spotykane, mają małe znaczenie gospodarcze (np. w Sajanach).
  • złoża wtórne – okruchowe, przeniesione w inne okolice
    • złoża aluwialne – tworzą się przy podchodzeniu ku powierzchni utworów diamentonośnych na skutek ich wietrzenia i odłączenia się części lekkich 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, południowa 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 roku 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 jako lonsdaleit, o którym dawniej sądzono, że jest osobnym minerałem o sieci heksagonalnej.

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 – Jakucja (Trubka Udacznaja), Ural, Półwysep Kolski
  • Australia – nad rzekami Gwadir i Darling. Diamenty małe o dużej odporności, mniejszej łupliwości i silnym połysku.
  • Afryka Południowa – dorzecze Oranje, Vaal – znane od 1867 roku. W 1870 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 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.
  • Brazylia – Minas 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 (z Australii) szacuje się na 3 do 4,25 mld lat[7].

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[8].
  • do wyrobu twardościomierzy i igieł fonograficznych
  • w jubilerstwie do wyrobu biżuterii – odpowiednio oszlifowane diamenty noszą nazwę brylantów; cechy kamieni jubilerskich ma 10–20% 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[8]:

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 dwutlenek cyrkonu – znacznie większa gęstość, mniejszy współczynnik załamania światła, większa dyspersja. 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 węglika 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 różnych 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
  • Prezydent – 425 karatów, brazylijski
  • Regent – 410 karatów, po oszlifowaniu 140,5 karata, obecnie w Luwrze
  • Szach – 3 × 1 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)[9][10], co okazało się oszustwem[11].

Najcenniejsze diamenty w Polsce:

  • 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 od jego czystości, koniunktury na rynku i wielu innych czynników.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. A. Bolewski, A. Manecki, Mineralogia szczegółowa, W-wa: PAE, 1993, s. 38.
  2. Nikodem Sobczak: Mała encyklopedia kamieni szlachetnych i ozdobnych. Warszawa: Alfa, 1986, s. 74. ISBN 83-7001-030-X.
  3. Topliwość minerałów, Czy można stopić diament? (ang.)
  4. ABC diamentów, Zasady oceny diamentów surowych
  5. Amit Banerjee i inni, Ultralarge elastic deformation of nanoscale diamond, „Science”, 360 (6386), 2018, s. 300–302, DOI10.1126/science.aar4165, PMID29674589 (ang.).
  6. Mariusz Błoński, Elastyczny diament, KopalniaWiedzy.pl, 24 kwietnia 2018 [dostęp 2019-06-26].
  7. Martina Menneken i inni, Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia, „Nature”, 448 (7156), 2007, s. 917–920, DOI10.1038/nature06083, PMID17713532 (ang.).
  8. a b Kazimierz Maślankiewicz: Kamienie szlachetne. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1982. ISBN 83-220-0132-0.
  9. World's largest diamond in NW. news24.com (strona zarchiwizowana przez web.archive.org), 2007-08-27. [dostęp 2012-03-04].
  10. news.bbc.co.uk
  11. deser.gazeta.pl

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]