Minerály

Diamant



Nejoblíbenější drahokam. Nejtěžší známá látka. Úžasný počet použití.


Diamantový krystal: Křišťálový křišťálový krystal ve skále, ve kterém byl vytvořen. Je to osmiúhelníkový krystal s trojúhelníkovými disolučními prvky na jeho povrchu a odhadovanou hmotností asi 1,5 karátů. Z dolu Udachnaya, Jakutsko, Sibiř, Rusko. Vzorek a fotografie od Arkenstone / www.iRocks.com.

Co je diamant?

Diamant je vzácný, přirozeně se vyskytující minerál složený z uhlíku. Každý atom uhlíku v diamantu je obklopen dalšími čtyřmi atomy uhlíku a je s nimi spojen silnými kovalentními vazbami - nejsilnějším typem chemické vazby. Toto jednoduché, jednotné a pevně spojené uspořádání poskytuje jednu z nejodolnějších a nejvšestrannějších známých látek.

Diamant je nejtěžší známá přírodní látka. Je také chemicky odolný a má nejvyšší tepelnou vodivost ze všech přírodních materiálů. Díky těmto vlastnostem je vhodný pro použití jako řezný nástroj a pro další použití, kde je vyžadována trvanlivost. Diamant má také speciální optické vlastnosti, jako je vysoký index lomu, vysoký rozptyl a vysoký lesk. Tyto vlastnosti pomáhají diamantu stát se nejoblíbenějším drahokamem na světě a umožňují jeho použití ve speciálních čočkách, kde je vyžadována trvanlivost a výkon.

Protože diamant je složen z uhlíkového prvku, mnoho lidí věří, že se musel tvořit z uhlí. To se stále učí v mnoha učebnách - ale není to pravda!

Fyzikální vlastnosti diamantu

Chemická klasifikaceNativní prvek - uhlík
BarvaVětšina diamantů má hnědou nebo žlutou barvu. Klenotnický průmysl upřednostňoval bezbarvé diamanty nebo ty, které mají tak jemnou barvu, že je obtížné si jich všimnout. Diamanty v živých odstínech červené, oranžové, zelené, modré, růžové, fialové, fialové a žluté jsou velmi vzácné a prodávají se za vysoké ceny. Několik bílých, šedých a černých diamantů je také broušeno a používáno jako drahokamy. Většina diamantů průmyslové třídy jsou hnědé, žluté, šedé, zelené a černé krystaly, kterým chybí barva a čistota, aby byly pěkným skvostem.
PruhDiamant je tvrdší než pruhovaná deska. Její pruh je známý jako „žádný“ nebo „bezbarvý“
LeskAdamantin - nejvyšší úroveň lesku pro nekovový minerál.
DiaphaneityPrůhledné, průsvitné, neprůhledné.
VýstřihDokonalé oktaedrální štěpení ve čtyřech směrech.
Mohsova tvrdost10. Diamant je nejtěžší známý minerál. Tvrdost diamantu je však směrová. Je to nejtěžší rovnoběžka s osmiúhelníkovými rovinami a nejměkčí rovnoběžka s kubickými rovinami.
Specifická gravitace3,4 až 3,6
Diagnostické vlastnostiTvrdost, tepelná vodivost, krystalická forma, index lomu, měrná hmotnost a disperze.
Chemické složeníC (elementární uhlík)
Crystal SystemIzometrické
PoužitíDrahokamy, průmyslová brusiva, diamantová okna, kopule reproduktorů, chladiče, mikrobublinky s nízkým třením, součásti odolné proti opotřebení, zápustky pro výrobu drátu.

Spotřeba diamantů ve Spojených státech
V roce 2018 dosáhl dovoz diamantů do Spojených států pro spotřebu přibližně 26 miliard USD. Dovoz pro spotřebu všech nondiamond drahokamů činil asi 2,0 miliardy dolarů. Tyto statistiky jasně ukazují, že diamant je nejoblíbenější drahokam u amerických spotřebitelů s obrovským rozpětím. Spojené státy představovaly asi 35% světové spotřeby diamantů, což z něj činí předního diamantového spotřebitele.

Jak se tvoří diamanty?

Diamanty nejsou nativní na zemský povrch. Místo toho se tvoří při vysokých teplotách a tlacích, které se vyskytují v zemském plášti asi 100 mil pod zemským povrchem.

Jak se tvoří diamanty?
Podrobný článek, který vysvětluje čtyři zdroje diamantů nalezených na zemském povrchu.

Většina objevených diamantů byla dodána na zemský povrch hlubokými zdrojovými sopečnými erupcemi. Tyto erupce začínají v plášti a na jejich cestě nahoru vytrhávají kousky pláště a dodávají je na zemský povrch bez tání. Tyto bloky z pláště jsou známé jako xenolity. Obsahují diamanty, které byly vytvořeny při vysokých teplotních a tlakových podmínkách pláště.

Lidé produkují diamanty těžbou skály, která obsahuje xenolity, nebo těžbou půd a sedimentů, které se formovaly, když se skály nesoucí diamanty zvětraly.

Předpokládá se, že se některé diamanty vytvářejí v podmínkách vysoké teploty / tlaku v subdukčních zónách nebo v místech dopadu asteroidů. Některé jsou dodávány na Zemi v meteoritech. V ložiskách s tímto původem nebyly vyvinuty žádné komerční diamantové doly.

Věděl jsi? Diamanty se těží v Kanadě a Arkansasu.

Přední výrobci diamantů: Tento graf ukazuje odhadovanou roční výrobu diamantů kvality drahokamů v milionech karátů pro přední světové země vyrábějící diamant. Graf podle. Data z USGS Mineral Commodity Summaries. Zjistěte více o zemích, které vyrábějí diamanty.

Diamanty drahokamů vs. průmyslové diamanty

Diamanty drahokamů jsou diamanty s barvou a čistotou, díky nimž jsou vhodné pro šperky nebo pro investiční účely. Tyto diamanty jsou vzácné a tvoří malou část celosvětové produkce diamantů. Diamanty drahokamů se prodávají pro svou krásu a kvalitu.

Přírodní krystaly diamantu mají měrnou hmotnost, která se pohybuje v rozmezí přibližně 3,4 až 3,6. Tento rozsah existuje, protože většina diamantů obsahuje nečistoty a mají nepravidelnosti ve své krystalové struktuře. Diamanty v kvalitě drahokamu jsou nejdokonalejší diamanty s minimálními nečistotami a defekty. Mají specifickou gravitaci, která je velmi blízká 3,52.

Průmyslové diamanty se nejčastěji používají při řezání, broušení, vrtání a leštění. Zde se jedná o vlastnosti tvrdosti a tepelné vodivosti. Velikost, jasnost, barva a další měřítka kvality týkající se drahokamů nejsou tak důležité. Průmyslové diamanty jsou často drceny za účelem výroby mikronově velkých brusných prášků. Do průmyslového obchodu s diamanty vstupuje velké množství diamantů, které mají drahokamovou kvalitu, ale mají tvar nebo velikost, kterou nelze ziskově řezat.

Ukázka rozptylu: Jak se bílé světlo rozděluje na jednotlivé složky barev při průchodu hranolem. Diamanty mají vysokou disperzi. Obrázek NASA.

Diamantový oheň: Kulatý brilantní broušený diamant zobrazující „oheň“.

Diamant jako drahokam

Diamanty jsou nejoblíbenějšími drahokamy na světě. Mnohokrát se na diamanty vynakládá více peněz než na všechny ostatní drahé kameny dohromady. Důvodem popularity diamantu je jeho optická vlastnost - nebo jak reaguje se světlem. Mezi další faktory patří móda, zvyk a agresivní marketing výrobců diamantů.

Diamanty mají velmi jasný lesk - nejvyšší nekovový lesk - známý jako „adamantin“. Jejich vysoký lesk jim dává schopnost odrážet vysoké procento světla, které dopadá na jejich povrch. Toto je jedna vlastnost, která diamantovým drahokamům dává jejich „jiskru“. A když je diamant formován do drahokamu, jsou úhly fasety plánovány tak, aby odrážely maximální množství světla z jeho vnitřních povrchů.

Diamant má také vysokou disperzi. Jak bílé světlo prochází diamantem, tato vysoká disperze způsobí, že se světlo rozdělí na barvy svých komponent. Disperze je to, co umožňuje hranolu oddělit bílé světlo do barev spektra. Tato vlastnost disperze je tím, co dává diamantům jejich barevný „oheň“.

Argyle diamanty: Octahedální krystaly diamantu z dolu Argyle v západní Austrálii. Důl Argyle vyrábí diamanty v široké škále barev. Většina diamantů Argyle je hnědá, některé jsou téměř bezbarvé a velmi vzácné jsou červené, růžové, modré nebo fialové. Důl Argyle je jediným konzistentním výrobcem růžových diamantů na světě. V Argyle jsou také vzácné červené, modré a fialové diamanty.

Kvalita diamantového drahokamu

Kvalita diamantu, který byl vyřezáván do drahokamu, je primárně určována čtyřmi faktory: barva, střih, čistota a karátová hmotnost. Standardizovaná metoda hodnocení kvality diamantů byla vyvinuta v 50. letech 20. století Gemologickým institutem Ameriky a je známá jako „4Cs diamantové kvality“ 5.

Barva: Většina diamantů v kvalitě drahokamu se pohybuje od bezbarvé až po mírně žlutou, hnědou nebo šedou. Nejuznávanější a nejcennější diamanty jsou ty, které jsou zcela bezbarvé. To jsou ty, které se prodávají za nejvyšší ceny. Nicméně, další kategorie diamant drahokam roste v popularitě. Jedná se o barevné diamanty, které se vyskytují v různých odstínech včetně červené, růžové, žluté, oranžové, fialové, modré, zelené a hnědé.

Efektní barevné diamanty
Článek o popularitě barevných diamantů ao tom, jak získávají své nádherné barvy.

Hodnota barevných diamantů závisí na intenzitě, čistotě a kvalitě jejich barvy. Ti s nasycenou, živou barvou se nazývají „ozdobně zbarvené diamanty“ nebo „fantazie“. V průměru má pouze jeden diamant z 10 000 barvu, která získává označení „ozdobný“. Tato vzácnost dělá fantastické barvy diamanty velmi cenné. Někteří z nich prodali v aukci více než milion dolarů za karát. Jsou to některé z nejcennějších a nejúžasnějších diamantů na světě.

Jasnost: Ideální diamant neobsahuje zlomeniny a inkluze (částice cizího materiálu v klenotu). Ty snižují vzhled drahokamu a narušují průchod světla. Pokud jsou přítomny ve velkém počtu, tmavé barvy, zřejmé polohy nebo velikosti, pak výrazně zhorší vzhled broušeného drahokamu a sníží jeho hodnotu. Mohou také snížit pevnost kamene.

Střih: Kvalita designu a řemeslné dovednosti použité při řezání diamantu je to, co určuje jeho vzhled. Úhly, na které jsou fazety řezány, proporce designu a kvalita leštění, určují jeho vzhled lícem nahoru, brilanci, scintilaci, vzor a oheň. Ideální kameny jsou dokonale vyleštěny, aby byly vysoce reflexní a emitovaly maximální množství ohně. Odpovídající fazetované obličeje mají stejnou velikost a stejný tvar. Hrany každé tváře tváře se perfektně setkávají s každým z jejích sousedů.

Karát: Diamanty se prodávají v karátech (hmotnostní jednotka rovna 1/5 gramu nebo 1/142. unce). Malé diamanty obvykle stojí méně za karát než větší kameny stejné kvality. Je to proto, že velmi malé kameny jsou velmi časté a velké kameny jsou výjimečně vzácné.

Průmyslové diamanty: Malé diamanty o velikosti menší než 1 milimetr, které jsou vhodné pro výrobu brusných granulí pro průmyslové použití. Průmyslové diamanty mohou být polykrystalické, mají četné inkluze, mají špatnou čistotu, obsahují zlomeniny, mají malou velikost nebo mohou mít jiné vlastnosti, které je diskvalifikují z drahokamů nebo z technologických důvodů.

Cubic Diamond Crystal: Zelený diamantový krystal. Barva a tvar krychlových krystalů jsou přirozené. Mnoho přírodních diamantových krystalů má tvar krychlový nebo oktaedrický. Tento diamant má průměr asi 4 milimetry a je vhodný pro průmyslové použití.

Diamantový vrták: Vrták používaný při vrtání ropných vrtů. Každý z řezných hrotů má v kovu zabudovaná malá zrnka diamantu. Když se bit otáčí, prořízly si to skálou.

Diamantová betonová pila: Betonová pila s diamantovou čepelí o průměru asi tři stopy. Pily tohoto typu jsou obvykle řezány pod vodním paprskem, který chladí čepel, odstraňuje odřezky a zabraňuje produkci vzdušného prachu. Pily tohoto typu jsou běžným znakem, kde se provádí dálnice nebo jiné konkrétní práce. Obrázek amerického letectva.

Diamanty používané jako brusivo

Protože diamanty jsou velmi tvrdé (deset na Mohsově stupnici), často se používají jako brusivo. K tomuto účelu se používá většina průmyslových diamantů. Malé částice diamantu jsou zapuštěny do pilových listů, vrtáků a brusných kotoučů. Tyto nástroje se pak používají pro řezání, vrtání nebo broušení tvrdých materiálů. Mohou být také rozemleté ​​na jemný prášek a zpracovány na „diamantovou pastu“, která se používá pro velmi jemné broušení nebo leštění.

Již v 16. století začaly řezačky drahokamů používat malé částice diamantu k broušení a leštění jiných diamantů. Diamond je jediný brusný prostředek, který dokáže tuto práci. Nyní, v 21. století, se lasery používají k řezání mnoha diamantů, ale malé částice diamantů se stále používají pro veškeré leštění diamantů.

Carbonado Diamonds
jsou vzácnou paletou diamantů. Mají stejnou tvrdost jako diamant, ale jsou mnohem tvrdší, protože jsou polykrystalické.

Celosvětová poptávka po průmyslových diamantech výrazně převyšuje nabídku, kterou lze získat těžbou. Během druhé světové války se začal objevovat nedostatek diamantových brusiv. V 50. letech 20. století byly objeveny způsoby výroby syntetických diamantů. Brzy byly způsoby výroby syntetických diamantů tak účinné, že abraziva syntetických diamantů byla spolehlivěji dostupná a levnější než diamantová brusiva vyrobená z přírodních diamantů. V současné době jsou brusiva ze syntetických diamantů vyráběna ve stovkách továren a jejich cena je nižší než 1 $ za karát - a stejně dobře fungují jako brusiva vyrobená z přírodních diamantů v průmyslovém použití.

Nejlepší způsob, jak se dozvědět o minerálech, je studovat se sbírkou malých vzorků, které můžete zpracovat, zkoumat a pozorovat jejich vlastnosti. V obchodě jsou dostupné levné sbírky minerálů.

Jiná použití diamantů

Většina průmyslových diamantů se používá jako brusiva. Diamanty se však používají v mnoha dalších aplikacích.

Diamantová okna

jsou vyrobeny z tenkých diamantových membrán. Používají se k zakrytí otvorů v laserech, rentgenových strojích a vakuových komorách. Jsou průhledné, velmi trvanlivé a odolné vůči teplu a oděru.

Diamantové reproduktorové kopule

zvýšit výkon vysoce kvalitních reproduktorů. Diamant je velmi tuhý materiál, a když je vyroben v tenké kupole, může rychle vibrovat bez deformace, která by zhoršila kvalitu zvuku.

Chladiče

jsou materiály, které absorbují nebo přenášejí přebytečné teplo. Diamant má nejvyšší tepelnou vodivost z jakéhokoli materiálu. Používá se k odvádění tepla od tepelně citlivých částí vysoce výkonné mikroelektroniky.

Mikrobublinky s nízkým třením

jsou zapotřebí v malých mechanických zařízeních. Stejně jako některé hodinky mají klenotová ložiska ve svém pohybu, používají se i diamanty tam, kde je zapotřebí extrémní odolnost proti oděru, trvanlivost a spolehlivost.

Díly odolné proti opotřebení

může být vyroben potahováním povrchů tenkým potahem diamantu. V tomto procesu je uhlík přeměněn na páru, která ukládá diamant na povrch částí náchylných k opotřebení.

Mohs - porovnání tvrdosti podle Vickerse: Tento graf porovnává tvrdost indexových minerálů Mohsovy stupnice tvrdosti (celočíselná stupnice) s jejich tvrdostí podle Vickerse (spojitá stupnice). Mohsova tvrdost je odolnost vůči poškrábání, zatímco tvrdost podle Vickerse je odolnost vůči vtlačení pod tlakem. Graf ukazuje velký rozdíl mezi Vickersovou tvrdostí korundu a diamantu - které jsou na stupnici Mohsovy tvrdosti pouze o jednu jednotku dále.

Jak tvrdý je diamant?

Ačkoli diamant je známý jako nejtvrdší přírodní materiál na světě a byla mu na stupnici tvrdosti Mohsova přiřazena tvrdost 10, tato informace je příliš zjednodušená. Diamantové krystaly se liší podle tvrdosti podle směru.

Váhy minerální tvrdosti
MinerálníMohsVickers
(kg / mm2)
Mastek127
Sádra261
Kalcit3157
Fluorit4315
Apatit5535
Orthoclasa6817
Křemen71161
Topas81567
Korund92035
diamant1010000

Směr největší tvrdosti je rovnoběžný s osmiúhelníkovými krystalovými rovinami. Když jsou diamantové krystaly řezány a leštěny na drahokamy, je velmi obtížné je v tomto směru řezat diamantovou pilou. Takže namísto použití diamantové pily nebo tradiční praxe jejich rozštěpení štěpením se nyní většina této práce provádí laserovým řezáním.

Fazety řezané rovnoběžně s osmiúhelníkovým křišťálovým směrem se také obtížně leští, takže frézy buď mění směr, nebo riskují, že na fazetě zanechá texturu „ještěrky“.

Nejměkčí směr diamantového krystalu je rovnoběžný s krychlovými rovinami. Nejlepší leštění se provádí na fasetách, které jsou rovnoběžné s tímto směrem. Ačkoli to je nejměkčí směr v diamantu, tvrdost je několikrát tvrdší než korund, druhý nejtvrdší minerál Mohsovy stupnice tvrdosti.

Diamond simulanty: Fotografie nahoře srovnávají titanát stroncia, moissanit a kubický zirkon s diamantem. Moissanit a kubický oxid zirkoničitý mají disperze, které jsou konkurenceschopné s diamantem, a disperze titaničitanu strontnatého je nadřazená. Na fotografii nahoře je titaničitan strontnatý 6 milimetrový kruh. Ostatní kameny jsou 4 milimetrové náboje. Tento rozdíl ve velikosti dává titaničitanu strontnatému výhodu.

Diamond Simulants

Diamantové simulanty jsou materiály, které vypadají jako diamant, ale mají odlišné chemické složení. Diamantové simulanty mohou být přírodní materiály, jako je bezbarvý zirkon nebo safír. Častěji se jedná o umělé materiály, jako je kubický oxid zirkoničitý (ZrO2), moissanit (SiC), YAG (yttrium aluminium granát Y3Al5Ó12) nebo titaničitanu stroncia (SrTiO3).

Syntetické diamanty různých barev pěstovaných vysokotlakou vysokoteplotní technikou. Obrázek přispěvatele Wikipedie Materialcientist.

Syntetické diamanty

Diamant je velmi cenným materiálem a lidé po staletí pracují na jeho vytvoření v laboratořích a továrnách. Syntetické diamanty jsou umělé materiály, které mají stejné chemické složení, krystalovou strukturu, optické vlastnosti a fyzikální chování jako přírodní diamanty. Další názvy používané pro syntetické diamanty zahrnují: „pěstované v laboratoři“, „vytvořeno v laboratoři“ a „umělé“. Tato jména správně ukazují, že diamanty nebyly přirozeně vytvořeny na Zemi, ale místo toho byly vytvořeny lidmi.

První komerčně úspěšnou syntézu diamantu provedli v roce 1954 pracovníci společnosti General Electric. Od té doby se mnoha společnostem daří vyrábět syntetický diamant vhodný pro průmyslové použití. Dnes je většina spotřebovaného průmyslového diamantu syntetická, přičemž Čína je světovým lídrem s produkcí přes 4 miliardy karátů ročně. Nejvýznamnější industrializované země jsou nyní schopny vyrábět syntetické diamanty pro průmyslové použití v továrnách.

V posledním desetiletí vyvinulo několik společností technologii, která jim umožňuje vyrábět diamantové diamanty v laboratorní kvalitě až do velikosti několika karátů v několika různých barvách - včetně bezbarvé. Některé společnosti používají vysokotlaké a vysokoteplotní metody - ty se nazývají HTHP diamanty. Jiní vytvářejí diamanty pomocí procesu chemické depozice par - tito jsou známí jako CVD diamanty. Tyto umělecké drahokamy se prodávají v klenotnictví a na internetu se značnou slevou na přírodní kameny podobné kvality a velikosti. Mají krásný vzhled a atraktivní cenovku. Syntetické diamanty musí být prodávány se zveřejněním, které kupujícímu umožní jasně pochopit, že byly vyrobeny lidmi.

Informace o diamantu
1 Shrnutí minerálních komodit 2017: Geologický průzkum USA, leden 2017.
2 drahokamy: Donald W. Olson, americký geologický průzkum, ročenka minerálů 2013, březen 2016.
3 Diamond, Industrial: Donald W. Olson, americký geologický průzkum, shrnutí minerálních komodit za rok 2016, leden 2016.
4 Diamond, Industrial: Donald W. Olson, US Geological Survey, Ročenka minerálů 2013, prosinec 2015.
5 faktorů kvality diamantu: Vysvětlení toho, jak jsou diamanty hodnoceny pomocí 4C. Gemologický institut Ameriky. Naposledy přístup k dubnu 2019.

Přijmou spotřebitelé syntetické diamanty?

Syntetické diamanty jsou dominantním typem diamantů v průmyslových aplikacích od konce 20. století. Většina diamantů používaných k výrobě brusiv a řezných nástrojů je nyní syntetická. Prakticky všechny diamanty používané k výrobě oken, kopule reproduktorů, chladičů, mikrobublin s nízkým třením, součástí odolných proti opotřebení a dalších technologických produktů jsou nyní syntetické.

Syntetické diamanty pro tyto účely jsou mnohem levnější než těžené diamanty, mají konzistentnější vlastnosti a stávají se dostupnými ve specifikacích na zakázku. Syntetické diamanty nenahrazují v těchto použitích emoční bariéry.

Lab-pěstované diamanty

Ve šperkařském průmyslu existuje značná debata o ochotě spotřebitelů přijímat syntetické diamanty. Někteří věří, že zákazníci šperků chtějí „skutečné diamanty“ - což znamená „vytěžené diamanty“. Jiní věří, že syntetické diamanty budou preferovány lidmi, kteří nemají rádi lidská práva a problémy životního prostředí spojené s některými z těžených diamantů. Skutečným motivátorem však bude pravděpodobně cena. V současné době má mnoho syntetických diamantů vyrobených pro použití v špercích 30 až 40% cenové zvýhodnění na těžených diamantech. To bude pravděpodobně pro spotřebitele největší motivací přijímat syntetické diamanty.

Pozorování a spekulace ... Pokud vstoupíte do téměř všech obchodů s klenoty a podíváte se do případů, kde se prodávají rubíny, safíry a smaragdy, často uvidíte, že většina nabízených kamenů je syntetická. Osoba s velmi malým tréninkem je často pozná podle své světlé barvy a vynikající čistoty. Syntetické materiály mají vynikající vzhled a jejich ceny jsou malé ve srovnání s přírodními drahokamy podobné velikosti a zjevné kvality. Spotřebitelé získají lepší vzhled za nižší cenu a většina z nich tuto transakci akceptuje na nízkém konci cenového rozpětí.

Bitva o emoce a dominanci prodeje na trhu populárních cen rubínů, safírů a smaragdů zvítězila společnost Syntics před desítkami let. V příštím desetiletí by se trh diamantů mohl také pohnout ve prospěch syntetiky. Už to začíná, protože syntetické diamanty zaujímají na trhu velmi viditelnou pozici. Cena syntetických diamantů bude pravděpodobně klesat, protože čím dál více strojů na jejich výrobu bude uvedeno do provozu, stane se efektivnějšími a zintenzivní se konkurence mezi výrobci. Nakonec bude cenový rozdíl mezi přírodními a syntetickými diamanty větší, než kolik zákazníků bude moci ignorovat, a budou nakupovat syntetické. Pokud příští světová reklamní kampaň propaguje syntetické diamanty, může dojít k obrovskému posunu v poptávce spotřebitelů. Tato světová reklamní kampaň by mohla být Lightbox, která nabízí „bílé“ a barevné diamanty za neslýchanou cenu 800 USD za karátů.