O diamante é um mineral natural, um dos mais famosos e caros. Existem muitas especulações e lendas em torno dele, principalmente no que diz respeito ao seu valor e à detecção de falsificações. Um tópico separado para estudo é a relação entre diamante e grafite. Muitas pessoas sabem que esses minerais são semelhantes, mas nem todos sabem exatamente o quê. E a questão de como eles diferem, também, nem todos podem responder. O que sabemos sobre a estrutura de um diamante? Ou os critérios para julgar as gemas?
Estrutura do diamante
O diamante é um dos três minerais que são uma modificação cristalina do carbono. As outras duas são grafite e lonsdaleita, a segunda pode ser encontrada em meteoritos ou criada artificialmente. E se essas pedras são modificações hexagonais, então o tipo de rede de cristal de diamante é um cubo. Nesse sistema, os átomos de carbono estão dispostos desta forma: um em cada vértice e no centro da face, e quatro dentro do cubo. Assim, verifica-se queos átomos estão dispostos na forma de tetraedros, e cada átomo está no centro de um deles. As partículas são interligadas pela ligação mais forte - covalente, devido à qual o diamante possui uma alta dureza.
Propriedades Químicas
A grosso modo, um diamante é carbono puro, portanto, os cristais de diamante devem ser absolutamente transparentes e transmitir toda a luz visível. Mas não há nada perfeito no mundo, o que significa que esse mineral também possui impurezas. Acredita-se que o teor máximo de impurezas em gemas de diamantes não deve exceder 5%. A composição de um diamante pode incluir substâncias sólidas e líquidas e gasosas, sendo as mais comuns:
- nitrogênio;
- boro;
- alumínio;
- silicone;
- cálcio;
- magnésio.
Além disso, a composição pode incluir quartzo, granadas, olivina, outros minerais, óxidos de ferro, água e outras substâncias. Muitas vezes, esses elementos são encontrados na composição do mineral na forma de inclusões minerais mecânicas, mas alguns deles podem substituir o carbono na estrutura do diamante - esse fenômeno é chamado de isomorfismo. Nesse caso, as inclusões podem afetar significativamente as propriedades físicas do mineral, sua cor, reflexão da luz e inclusões de nitrogênio conferem a ele propriedades luminescentes.
Propriedades físicas
A estrutura de um diamante determina suas propriedades físicas, elas são avaliadas de acordo com quatro critérios:
- dureza;
- densidade;
- dispersão e refração da luz;
- rede de cristal.
A dureza dos minerais é estimada na escala de Mohs, sua pontuação neste sistema é 10, este é o indicador máximo. O próximo da lista é o corindo, seu indicador é 9, mas sua dureza é 150 vezes menor, o que significa a superioridade absoluta do diamante neste indicador.
No entanto, a dureza de um mineral não significa sua força. O diamante é bastante quebradiço e quebra facilmente se for golpeado com um martelo.
A gravidade específica de um diamante (densidade) é determinada na faixa de 3,42 a 3,55 g/cm3. É determinado pela razão entre o peso do mineral e o peso da água de mesmo volume.
Além da dureza, possui altos índices de refração (2,417-2,421) e dispersão (0,0574). Essa combinação de propriedades permite que o diamante seja a pedra de joalheria mais preciosa e ideal.
As outras propriedades físicas do mineral também são importantes, como a condutividade térmica (900-2300 W/m·K), também a mais alta de todas as substâncias. Você também pode notar a capacidade do mineral de não se dissolver em ácidos e álcalis, as propriedades do dielétrico, o baixo coeficiente de atrito do metal no ar e o alto ponto de fusão de 3700-4000 ° C a uma pressão de 11 GPa.
Semelhanças e diferenças entre diamante e grafite
O carbono é um dos elementos mais comuns na Terra, sendo encontrado em muitas substâncias, principalmente nos organismos vivos. O grafite, como o diamante, é feito de carbono, mas as estruturas do diamante e do grafite são muito diferentes. O diamante pode se transformar em grafite sob a influência de altas temperaturas sem acesso ao oxigênio, mas em condições normais, é capaz depermanecem in alterados, isso é chamado de metaestabilidade, além disso, o tipo de rede de cristal de diamante é um cubo. Mas o grafite é um mineral em camadas, sua estrutura parece uma série de camadas localizadas em diferentes planos. Essas camadas são compostas de hexágonos que formam um sistema semelhante a um favo de mel. Ligações fortes são formadas apenas entre esses hexágonos, mas entre as camadas elas são extremamente fracas, isso causa a estratificação do mineral. Além de sua baixa dureza, o grafite absorve a luz e possui um brilho metálico, que também é muito diferente do diamante.
Esses minerais são o exemplo mais marcante de alotropia - um fenômeno em que as substâncias têm propriedades físicas diferentes, embora consistam no mesmo elemento químico.
Origem do diamante
Não há uma opinião inequívoca sobre como os diamantes são formados na natureza, existem teorias magmáticas, manto, meteoritos e outras. No entanto, o mais comum é o magmático. Acredita-se que os diamantes são formados a uma profundidade de cerca de 200 km sob uma pressão de 50.000 atmosferas e depois trazidos à superfície junto com o magma durante a formação de tubos de kimberlito. A idade dos diamantes varia de 100 milhões a 2,5 bilhões de anos. Também foi cientificamente comprovado que os diamantes podem ser formados quando um meteorito atinge a superfície da Terra e também podem ser encontrados na própria rocha do meteorito. No entanto, cristais desta origem são extremamente pequenos e raramente adequados para processamento.
Depósitos de diamantes
Os primeiros depósitos que foramdiamantes foram descobertos e extraídos, localizados na Índia, mas no final do século 19 eles estavam severamente esgotados. No entanto, foi lá que as amostras mais famosas, grandes e caras foram extraídas. E nos séculos XVII e XIX, depósitos minerais foram descobertos no Brasil e na África do Sul. A história está repleta de lendas e fatos sobre a corrida do diamante, que estão associados especificamente às minas sul-africanas. Os últimos depósitos de diamantes descobertos estão no Canadá, seu desenvolvimento começou apenas na última década do século 20.
As minas da Namíbia são especialmente interessantes, embora a mineração de diamantes seja um negócio difícil e perigoso. Depósitos de cristais estão concentrados sob uma camada de solo, o que, embora complique o trabalho, fala da alta qualidade dos minerais. Os diamantes que viajaram várias centenas de quilômetros até a superfície com atrito constante contra outras rochas são cristais de alta qualidade e qualidade inferior simplesmente não poderiam suportar tal jornada e, portanto, 95% das pedras extraídas são de qualidade de gema. Existem também tubos de kimberlito bem conhecidos e ricos em minerais na Rússia, Botswana, Angola, Guiné, Libéria, Tanzânia e outros países.
Processamento de diamante
O processamento de diamantes requer grande experiência, conhecimento e habilidades. Antes de iniciar o trabalho, é necessário estudar minuciosamente a pedra para posteriormente preservar seu peso o máximo possível e se livrar de inclusões. O tipo mais comum de corte de diamante é redondo, permite que a pedra brilhe com todas as cores e reflita a luz da maneira mais favorável possível. Mas este trabalho também é o mais difícil:um diamante redondo tem 57 planos e, ao cortá-lo, é importante observar as proporções mais precisas. Também os tipos de corte populares são: oval, lágrima, coração, marquise, esmeralda e outros. Existem várias etapas de processamento mineral:
- marcação;
- dividir;
- serrar;
- arredondamento;
- corte.
Ainda se acredita que após o processamento, o diamante perde cerca de metade do seu peso.
Critérios de avaliação do diamante
Quando os diamantes são extraídos, apenas 60% dos minerais são adequados para processamento, são chamados de joias. Naturalmente, o custo das pedras brutas é muito menor do que o preço dos diamantes (mais de duas vezes). Os diamantes são avaliados de acordo com o sistema 4C:
- Carat (peso em quilates) - 1 quilate equivale a 0,2 g.
- Cor (cor) - diamantes brancos puros quase nunca são encontrados, a maioria dos minerais tem um certo tom. Seu valor depende em grande parte da cor do diamante, a maioria das pedras encontradas na natureza tem uma tonalidade amarela ou marrom, pedras rosa, azul e verde podem ser encontradas com menos frequência. Os mais raros, bonitos e, portanto, caros são os minerais de cores saturadas, chamados de fantasia. Os mais raros são verde, roxo e preto.
- Clareza (clareza) também é um indicador importante que determina a presença de defeitos na pedra e afeta significativamente seu valor.
- Cut (cut) - a aparência de um diamante depende muito do corte. Refração e reflexão da luzuma espécie de brilho "brilhante" torna esta pedra tão valiosa, e a forma ou proporção errada de proporções durante o processamento pode arruiná-la completamente.
Fabricação de diamantes artificiais
Agora a tecnologia permite que você "cultive" diamantes, quase indistinguíveis dos naturais. Existem várias maneiras de sintetizar:
- A criação de diamantes HPHT é o método mais próximo das condições naturais. Os minerais são criados a partir de grafite e semente de diamante a uma temperatura de 1400 ° C sob uma pressão de 50.000 atmosferas. Este método permite sintetizar pedras com qualidade de gema.
- Criação de diamantes CVD (síntese de filme) - a fabricação de pedras em condições de vácuo usando uma semente e gases metano e hidrogênio. Este método permite sintetizar os minerais mais puros, no entanto, eles são extremamente pequenos em tamanho, por isso são usados principalmente para fins industriais.
- A fusão explosiva é um método que produz pequenos cristais de diamante detonando explosivos e depois resfriando-os.
Como distinguir um original de um falso
Falando em métodos para determinar a autenticidade de diamantes, vale a pena distinguir entre a verificação da autenticidade de diamantes e diamantes brutos. Uma pessoa inexperiente pode confundir um diamante com quartzo, cristal, outros minerais transparentes e até vidro. No entanto, as propriedades físicas e químicas excepcionais de um diamante facilitam a identificação de uma falsificação.
BAntes de tudo, vale lembrar a dureza. Esta pedra é capaz de riscar qualquer superfície, mas apenas outro diamante pode deixar marcas nela. Além disso, a transpiração não permanece em um cristal natural se você respirar nele. Em uma pedra molhada, haverá uma marca como um lápis se você passar alumínio sobre ela. Você pode verificar com um raio-x: uma pedra natural sob radiação tem uma rica cor verde. Ou olhe para o texto: será impossível decifrá-lo através de um diamante natural. Separadamente, vale a pena notar que a naturalidade da pedra pode ser verificada pela refração da luz: trazendo o original para a fonte de luz, você pode ver apenas um ponto luminoso no centro.
