Diamond Kategori I : Native elementer | |
Gul diamantkrystalform af oktaeder . | |
Generel | |
---|---|
CAS-nummer | |
Strunz klasse |
1. CB.10a
1 ELEMENTER (Metaller og intermetalliske legeringer; metalloider og ikke-metaller; carbider, silicider, nitrider, fosfider) |
Dana's klasse |
01.03.06.01
Indfødte elementer og amalgamer |
Kemisk formel | VS |
Identifikation | |
Form masse | 12,0107 ± 0,0008 uma C 100%, |
Farve | Typisk gul, brun eller grå til farveløs. Mere sjældent blå, grøn, sort, gennemskinnelig, hvid, lyserød, lilla, orange eller rød |
Krystalklasse og rumgruppe | Hexakisoctahedral m 3 m Fd 3 m (n ° 227) |
Krystal system | Kubisk |
Bravais-netværk | Ansigt centreret kubisk ( diamant ) |
Spaltning | 111 (perfekt i fire retninger) |
Pause | Conchoidal |
Habitus | Octahedral |
Mohs skala | 10 |
Linie | Farveløs |
Glimte | Adamantine |
Optiske egenskaber | |
Brydningsindeks | 2.407 til 2.451, afhængigt af lysets bølgelængde |
Pleochroism | Ingen |
Dobbeltbrydning | Ingen |
Spredning | 2 v z ~ 0,044 |
Absorptionsspektrum | For lysegule diamanter er linjen 415,5 nm typisk. Bestrålede eller opvarmede diamanter viser ofte en linje omkring 594 nm, når de afkøles til lav temperatur. |
Gennemsigtighed | Gennemsigtig |
Kemiske egenskaber | |
Massefylde | 3,517 |
Smeltetemperatur | 3546,85 ° C |
Opløselighed | Uopløselig i vand, syrer og baser |
Kemisk opførsel | Skifter til grafit i en flamme |
Enheder af SI & STP, medmindre andet er angivet. | |
Den diamant (\ dja.mã \) er den allotrope højt tryk af carbon , metastabilt ved lav temperatur og tryk. Mindre stabil end grafit og lonsdaleite, der er de to andre former for krystallisering af kulstof , dets berømmelse som mineral kommer fra dets fysiske egenskaber og stærke kovalente bindinger mellem dets atomer arrangeret i et krystalsystem kubisk . Især er diamanten det mest naturlige materiale, der er hårdt (med det maksimale indeks (10) på Mohs-skalaen ), og den har en meget høj varmeledningsevne. Dens egenskaber betyder, at diamant finder mange anvendelser i industrien som skære- og bearbejdningsværktøjer, inden for videnskab som skalpeller eller diamantambolte og i smykker for dets optiske egenskaber.
Størstedelen af naturlige diamanter er dannet under forhold med meget høje temperaturer og tryk på dybder på 140 til 190 kilometer i jordens kappe. Deres vækst kræver 1 til 3,3 milliarder år (mellem 25 og 75% af Jordens alder). Diamanterne føres til overfladen af magmaet fra dybe vulkanudbrud, som afkøles til dannelse af en vulkansk sten, der indeholder diamanter, kimberlitter og lamproiter .
Ordet stammer fra den antikke græske ἀδάμας - adámas "ukuelig" .
Udtrykket diamant kommer fra de lave latinske diamas, -antis , sandsynligvis som resultat af metatese fra * adimas, -antis ( "magnet" , et udtryk, der oprindeligt betegner det hårdeste metal og derefter ethvert meget hårdt materiale, såsom magnetit, der fungerer som en magnet ) under indflydelse af de græske ord, der begynder med dia-, selv afledt af den antikke græske Ἀδάμας ( adamas : "ukuelig" , fra adamastos : ufleksibel, urokkelig, hvilket gav adjektivet adamantine , det antikke navn på en fast diamant og også betegnelsen adamantan , en tricyklisk carbonhydrid med formlen C 10 H 16 ).
Udtrykket kvalificerer oprindeligt en ukuelig sindstilstand, før den udpeger de hårdeste metaller, som gudernes våben og instrumenter er smedet med (de eneste, der besidder hemmeligheden bag deres forberedelse): Herakles hjelm fra teogonien af ' Hesiod , segl af Cronos , sommerploven eller kæderne af Prometheus ( Aeschylus ). Den adamante er nævnt i Epinomis .
Navnet "adamas" for "diamant" bliver imidlertid tydeligere i afhandlingen Om stenene fra den græske filosof Theophrastus ; det tages op igen i værket Natural History of the Roman Plinius den Ældre , de to forfattere reserverer til ordet diamant den sten, der i øjeblikket er kendt under dette navn.
Fra udtrykket adamas stammer de vestlige betegnelser (fransk diamant , engelsk diamant , spansk og italiensk diamante ), sanskrit og arabisk ( almas ), russisk ( алмаз ).
Legenden siger, at diamanter er blevet udvundet i 6.000 år i Indien (tilfældet med Koh-i Nor ). Historisk set blev de første diamanter udvundet for 3.000 år siden i Indien, hvor de kun blev fundet i alluviale forekomster (flodbredder) såsom Pennar , Godâvarî , Mahânadî eller Krishnâ i den mytiske region Golconda. , Det vigtigste diamanthandelscenter. i århundreder. Det er repræsenteret som "stjernernes frugt" eller kommer fra hellige kilder, så det pryder religiøse objekter. Buddhistiske tekster afslører al sin symbolik: Diamond Sutra (for hvem diamanten er, som sandheden, evig), Vajrayana- tekster . Det er også et objekt for hinduistisk tilbedelse, der symbolsk repræsenterer vajras , og er en del af mysticisme af jainisme og tibetansk lamaisme . De Dravidians mener, at diamanter vokse i jorden som grøntsager, hvilket er grunden til de bruger johannesbrødtræet hvis bønner tjene som en masse standard til vejning af diamanter, en praksis oprindeligt brugt til karat .
Diamond er oprindeligt en ligesom andre pynt element (den diamant skæring (da) facetter, der giver den dens karakteristiske glans vises ikke før midten af XIV th århundrede , sandsynligvis af frygt for at denne teknik gør det mister sine beføjelser), så det er hovedsageligt brugt som en amulet og talisman på grund af dens magiske kræfter og for sin store hårdhed i størrelsen af jernværktøj eller perforering af ædelstene (jades, safirer), som i Kina , i Yemen omkring -400, hvor perler gennemboret af diamanter blev fundet og i Kalimantan , indonesisk del af Borneo, hvor diamanten blev opdaget omkring 600 .
antikkenI Egypten , Grækenland og det gamle Rom betragtes det som kemisk uforgængeligt og repræsenterer "Guds tårer". Det bæres som en amulet, som dyden til at være en anti-gift tilskrives, diamantpulver bruges i glyptisk . Dens sjældenhed giver det mere og mere værdi, og det får sin status som en ædelsten . Dens naturlige form, hårdhed og gennemsigtighed opnås ved en delvis polering gøre det attraktivt nok til at blive monteret i smykker for første gang til den II th århundrede , græsk-romersk mytologi associere det med den evige kærlighed: Amors pile ville faktisk have været toppet med diamantpoint.
Middelalderen og renæssancenI begyndelsen af middelalderen blev dens handel begrænset: udvidelsen af islam resulterede i, at arabiske købmænd kontrollerede campingvognens ruter til Indien, og den kristne kirke fordømte brugen af diamanter som en hedensk amulet. Diamanthandelen er genudviklet fra de store opdagelser, der så åbningen af ruten til Indien af europæerne, de maritime republikker tog gradvist monopolet på krydderier, og Republikken Venedig blev centrum for diamanthandel i Vesten.
I middelalderen og renæssancen blev den båret øverst på kroner eller som et vedhæng, prydet regalia og symboliseret mahârâjas 'tredje øje . Europæiske konger opnår det på grund af dets sjældenhed, men også for dets anti-giftkraft, det ultimative universalmiddel . I 1270 , Ludvig IX indført sumptuary love reservere diamanter til sålen suveræne. Indtil 1477, da den østrigske ærkehertug, Maximilian I St. fra Habsburg tilbyder som en diamantforlovelsesring til Mary of Burgundy , bæres diamanten kun af mænds suveræner. François I st er den diamant krone importerer diamanter fra Indien som regent , så andre blev tilføjet ved hans efterfølgere som Sancy og Blue Diamond af kronen .
I 1534 døde pave Clement VII ved at sluge et lægemiddel fremstillet af diamantpulver. Derfor bruges diamanten prydet med helbredende egenskaber som gift (diamantpulver brugt i giftringe). En ufuldkommen diamant (mindre strålende) formodes at bringe uheld (således er Bleu de France købt af Jean-Baptiste Tavernier i 1668 på vegne af Louis XIV kun 220.000 pund, en pris, der er meget lavere end store farveløse diamanter). Faktisk er det oftere end ikke for mineejere at skabe en forbandelseslegende for at afskrække tyve fra at ville stjæle dem eller for juvelerer at skabe en hel mytologi, der øger perlernes salgsklassificering.
Moderne og nutidige epokerDe indiske indskud er opbrugt, opdagelsen og udforskningen af Amerika åbner nye horisonter, hvilket fører til opdagelsen af indskud i Brasilien fra 1725: indtil denne dato for deres opdagelse i Tejuco , Indien og ' Indonesien har kun udnyttede indskud, den brasilianske opdagelse forårsager et ægte "diamantrush". Disse brasilianske diamanter sænker prisen på juvelen fra to tredjedele til tre fjerdedele afhængigt af typen af ru sten: indtil da monteret som et enkelt stykke på metalpatroner , bliver det nu et stykke pynt syet til tøjet og båret i midten. det XVIII th århundrede især dronninger og aristokrater og XIX th århundrede også af den høje bourgeoisi.
I 1772 brugte Antoine Lavoisier en linse til at fokusere solstråler på en diamant i en iltrig atmosfære. Produktet af forbrænding er kuldioxid, lavoisier viser diamantens kulstofholdige natur. I 1797 gentog Smithson Tennant eksperimentet med kul: forbrænding af diamant, der producerer det samme volumen kuldioxid som en ækvivalent masse af kul, han viste, at diamant er rent kulstof.
I 1866 , i Hopetown , 120 km syd for Kimberley (Sydafrika), blev Eureka-diamanten ( så opkaldt efter den universelle udstilling i Paris samme år ) fundet af en ung dreng, Erasmus Jacobs i en kimberlite . Opdagelsen i denne region af talrige diamantminer fødte i 1888 til De Beers , den største diamant i verden.
Mens opdagelsen af diamant sammensætning XVIII th århundrede markerer begyndelsen af sagaen om sin syntese, ikke det var indtil midten af det XX th århundrede for at kemikere er i stand til at fremstille det. Fra da af blev diamanter et industrielt materiale, hvis årlige produktion nu når 570 millioner karat eller 114 ton (2007-tal).
I 1932 , Gabrielle Chanel lancerede ”Diamond smykker” indsamling, hvor hun gjorde væk med det sæt, diamanterne bliver monteret på platin. Hun er den første til at vanhellige diamanter ved at forestille sig kostume-smykker (falske smykker blandet med ægte).
Den 2. oktober 1979 blev Argyle-diamantminen i det vestlige Australien opdaget, som hidtil er den største diamantmine i verden efter volumen.
I september 2012 offentliggjorde Rusland eksistensen af et diamantindskud uden sidestykke, der blev holdt hemmeligt i 40 år. Beliggende i Popigai , blev det opdaget i begyndelsen af 1970'erne i et ubeboet område i det østlige Sibirien , 400 km fra Khantiga og 2.000 km nord for Krasnoyarsk , regionens hovedstad. Det ville være 110 gange større end verdens diamantreserver.
Det indre af exoplaneten 55 Cancri e kunne, i mindst en tredjedel af dets masse, bestå af diamant.
Diamant er en metastabil form for kulstof under normale temperatur- og trykforhold. Den molære masse af diamant er 12,02 g mol -1 , dens målte densitet er 3520 kg / m 3 .
Over en temperatur på 1700 ° C i en neutral atmosfære uden ilt bliver diamant til grafit. I luften afledninger starter ved ca. 700 ° C . Dens antændelsespunkt er placeret mellem 720 og 800 ° C i ilt og mellem 850 og 1000 ° C i luft.
I den krystallinske bygning af diamant resulterer bindingerne mellem kulstofatomer ved sammenkædning af elektroner fra det perifere lag til dannelse af mættede lag. Hvert kulstofatom er således associeret på en tetraedral måde med sine fire nærmeste naboer ( sp 3 hybridisering af kulstof) og fuldender således sit ydre lag. Disse kovalente bindinger , stærke og derfor vanskelige at bryde, dækker hele krystallen og dermed dens meget høje hårdhed.
Ved tryk i størrelsesordenen 0,6 - 1,1 TPa ( 6 - 11 Mbar ) er flydende kulstof ligesom vand tættere end den faste form. De høje tryk, der var nødvendige for flydningen af diamant, kunne forenes på Uranus og Neptun .
Den hurtigste lydbølge , der kører omkring 18 km / s , blev målt i diamanten.
Krystalstruktur af diamant. Hver side måler 0,36 nm .
Respektive strukturer af diamant og grafit.
Mesh af en diamantkrystal.
Stereografiske projektion af den pol figur af den krystalstrukturen af diamant langs aksen [111] , hvilket viser dens symmetri langs rummet diagonal i den elementære terning.
I sin naturlige tilstand, diamant har en struktur afledt af fladecentreret kubisk struktur (CFC), kaldet en diamant- lignende struktur , hvor der ud over de atomer på terningen toppe og i midten af hver flade, fire af de otte tetraedrisk steder defineret af en sådan struktur er optaget, hvilket i sidste ende giver otte atomer pr. celle (sammenlignet med 4 for en klassisk CFC-struktur) og får hvert carbonatom til at have fire naboer.
Denne struktur er noteret A4 i Strukturbericht notation . Dens rumgruppe er Fd 3 m ( nr . 227 i internationale tabeller ), dets symbol på Pearson 's . Dets mesh-parameter er a = 0,3566 nm. Volumenet af et maske er 0,04537 nm 3 , den teoretiske tæthed er 3,517.
Diamanter med en sekskantet krystalstruktur, der er mere stive end naturlige kubiske diamanter, kan oprettes i laboratoriet .
Diamant er det hårdeste naturlige materiale på både Vickers og Mohs skalaen .
Diamanthårdheden afhænger af dens renhed, perfektion og orientering af dens krystalstruktur . Hårdhed er højest for rene og perfekte krystaller orienteret i retning <111> , dvs. langs den længste diagonal af den pågældende diamants kubiske konstruktion. Selvom det er muligt at ridse nogle diamanter med andre materialer såsom bornitrid , kan de hårdere diamanter kun ridses af andre diamanter eller af aggregerede diamantnanotråde .
Diamanthårdheden bidrager til dens succes som en ædelsten. I modsætning til mange fine eller ædle sten gør dets ridsefasthed det let at bære på daglig basis, samtidig med at kvaliteten af poleringen opretholdes, hvilket måske forklarer dens popularitet som en foretrukken perle til forlovelsesringe eller vielsesringe.
De naturligt hårdeste diamanter kommer primært fra Copeton og Bingara operationer i New South Wales , Australien . Disse diamanter er generelt små i størrelse med en perfekt til semi-perfekt oktaedrisk molekylær struktur og bruges til at polere andre diamanter. Deres hårdhed er relateret til vækstformen af krystallen i et trin, mens de fleste diamanter har flere væksttrin, hvilket producerer indeslutninger og pletter, der påvirker deres hårdhed.
Hårdhed er forbundet med en anden mekanisk egenskab, sejhed , som er materialets evne til at modstå stød. Sejheden af en naturlig diamant er målt til 7,5–10 MPa m ½ . Denne værdi er god sammenlignet med andre keramiske materialer, men lav sammenlignet med materialer, der anvendes i teknik, hvis legeringer opnår sejhed større end 100 MPa m ½ .
Den elektriske ledningsevne er lav, fordi elektronerne ikke grupperes som i et metal: de forbliver forbundet til atomerne og kan ikke, for eksempel under påvirkning af et eksternt elektrisk felt, danne en elektronisk sky, der vil bære strømmen kontinuerligt . Med andre ord er diamant en meget god isolator . Ikke desto mindre er det genstand for studier som en bredbånds halvleder til kraftelektronik .
De blå diamanter (en) type II-B er halvledere på grund af tilstedeværelsen af boratomer .
Den termiske ledningsevne af diamant er enestående, hvilket er hvorfor det føles så koldt at røre ved. I en elektrisk isolerende krystallignende diamant tilvejebringes termisk ledningsevne af de sammenhængende vibrationer af strukturens atomer. Værdier på 2.500 W / (m · K) blev målt, hvilket kan sammenlignes med 401 W / (m · K) for kobber og 429 W / (m · K) for sølv. Denne egenskab gør den til en kandidat som et substrat til afkøling af halvledere .
Koefficienten for ekspansion af diamant, der er knyttet til egenskaberne af vibrationerne af opbygningen af dette materiale, er meget lav. For ren diamant er den relative stigning i længde pr. Grad ca. en milliontedel ved stuetemperatur, hvilket kan sammenlignes med 1,2 milliontedele Invar , en legering bestående af 64% jern og 36% nikkel, som er kendt for sin meget lave ekspansion. Jern er meget langt bagud på 11,7 milliontedele.
I modsætning til de fleste elektriske isolatorer er ren diamant en god varmeleder på grund af de stærke kovalente bindinger, der udgør krystallen. Den termiske ledningsevne for ren diamant er den højeste kendte bag grafen for et fast stof ved stuetemperatur. Ved meget lav temperatur, som med alle isolatorer, er dens elektriske ledningsevne meget lav i modsætning til metaller, hvis varmeledningsevne, som elektrisk ledningsevne, stiger, når deres temperatur falder. Ledningsevnen for naturlige diamanter reduceres med 1,1% af det naturligt tilstedeværende kulstof 13, som dehomogeniserer strukturen.
Diamant er en af de allotrope former for fast kulstof . Det er metastabelt, det vil sige i termodynamisk ligevægt med de andre allotropiske former: nok til at eksistere, som det er under normale forhold, men ikke nok til at forblive sådan. Faktisk omdannes diamant spontant til grafit, idet reaktionen termodynamisk favoriseres af den meget lave formationsenergi af grafit, den mest stabile form af alle former for kulstof. En ændring af parametrene (T, P) kan favorisere den pågældende transformation og dens inverse (faktum brugt til design af syntetiske diamanter ). Imidlertid er omdannelsen af diamant til grafit en kinetisk langsom proces, for langsom til, at den kan observeres, derfor dens tilsyneladende stabilitet. Derfor og i modsætning til reklamen er diamanten ikke evig.
Diamant er naturligt lipofil og hydrofob og reagerer normalt ikke med syrer og baser . Det er opløseligt i smeltet sodavand og især i kaliumnitrat , nedsænket i disse stoffer, diamanten opløses og den ødelægges fuldstændigt.
Endelig er den følsom over for oxidation og kan reagere med visse metaller eller metallegeringer.
Disse mangler har ført industrien til at skabe materialer med sammenlignelig hårdhed, men mere stabil, mindre kemisk reaktiv, såsom kubisk bornitrid .
Diamanten er gennemsigtig, gennemsigtig eller uigennemsigtig.
Dets brydningsindeks er særligt højt og varierer alt efter bølgelængden : det er disse egenskaber, der er knyttet til en bestemt størrelse af facetterne, der giver den sin karakteristiske glans, kaldet “adamantine”. Dette indeks er:
Syntetiske diamanter er generelt fluorescerende , grøn, gul, lilla eller rød på grund af de tilstedeværende urenheder (nitrogen, bor, nikkel) eller efter bestråling, i modsætning til de fleste naturlige diamanter.
Diamanters naturlige termiske ledningsevne bruges af juvelerer og andre gemologer til at skelne mellem en ægte diamant og en efterligning. Denne test er baseret på et par batteridrevne termistorer monteret på en kobberspids. Den ene fungerer som varmelegeme, mens den anden måler kobberspidsens temperatur. Hvis den testede sten er en diamant, leder den termisk energi fra spidsen hurtigt nok til at producere et målbart temperaturfald. Testen tager 2-3 sekunder.
Naturlige diamanter består ofte af kulstof, der har været i kappen siden jordens dannelse, men nogle består af kulstof fra organismer som alger . Dette afsløres ved den isotopiske sammensætning af kulstof. Dette organiske kulstof blev begravet op til jordens kappe ved bevægelse af tektoniske plader i subduktionszoner .
Diamanter dannet i kappen indeholder undertiden mikroskopiske indeslutninger af olivin , et typisk stenmineral , der hovedsageligt sammensætter kappen: peridotit . Omvendt har diamanter dannet under subduktion i eklogitiske klipper undertiden indeslutninger af granat eller omphacit for eksempel, som er de typiske mineraler i disse klipper.
Det er kendt, at diamant kun kan dannes i det særlige kemiske miljø i et silikatsulfidbad og under høje tryk og temperaturer; disse forhold opstår i store dybder, mindst 150 til 400 km i den øverste del af jordens kappe . Diamanter er lavet af kulstof . De dannes, når sidstnævnte er under ekstreme temperatur- og trykforhold, mellem 1.100 ° C og 1.400 ° C for temperatur, og for tryk mellem 4,5 og 6 GPa (ifølge laboratoriet for syntetiske eksperimenter i 1970'erne), hvilket svarer til dybderne omkring 150 til 1.000 km i jordens kappe. Analysen af indeslutninger af mineraler og gasser (urenheder såsom nitrogen , svovl eller farvestofmetaller) gør det muligt at være mere præcis. De fleste diamanter krystalliserer mellem 150 og 200 km dybe.
De fleste diamanter udvindes fra kimberlit, der findes i de ældste regioner i den kontinentale skorpe (mindst 1,5 milliarder år gamle) (se craton ). Kimberlitter er sjældne og ubetydelige med hensyn til volumen (5.000 km 3 ); de lamproit er endnu sjældnere.
I de inderste dele af kollisionskæder (se pladetektonik ) som Alperne , Himalaya eller Variscan-kæden finder vi kontinentale klipper indeholdende mikrodiamanter. Disse diamanter er dannet under metamorfisme nævnte ultrahøjtryks miljø subduktionskollision : moderate temperaturer på ca. 800 til 900 ° C og tryk på ca. 4 GPa .
Indeslutningernes mineralogiske natur, deres indhold i sporstoffer og den isotopiske sammensætning (kulstof og kvælstof) af diamanterne selv er værdifulde ledetråde til forståelse af mineralets oprindelse. Alt tyder på, at væksten af diamanter i lithospheric kappe ikke skyldes en direkte transformation fra grafit , men snarere indebærer indgriben fra en COH væske (vandig væske indeholdende carbon i en uspecificeret molekylform: CH 4, CO, CO 2) eller en karbonatmagma (en skyer, der rammer en kontinentale rod rig på carbonatit ). Krystallisationsmetoden for diamanter fra den nedre kappe er meget mindre begrænset. Sporstoffet karakteristika for inklusioner af calcium perovskitter i disse diamanter foreslå nogle forfattere en vækst er forbundet med tilstedeværelsen af havbundens skorpe , i et område af kappen, hvor den faktisk kunne ophobes.
De dannede diamanter er mikrometriske i størrelse og kan derfor ikke påvirkes af minedrift. De tilbyder dog unikke genstande til at studere opførslen af et klotsystem i dybden.
To hovedkategorier af diamanter skelnes efter arten af deres optagelse af indeslutninger, der er karakteristisk for krystallisationsmiljøet. I de fleste tilfælde repræsenterer disse indeslutninger en peridotit mineralogi . En anden kategori af indeslutninger er karakteristisk for eklogitiske foreninger .
Diamantformet sten dannes fra jordens kappe i dybden. Magma kommer fra en dybde, hvor diamanter kan dannes (tre gange eller mere dybden af kildemagmaet for de fleste vulkaner). Det er derfor et relativt sjældent fænomen. Magmaet i sig selv indeholder ikke diamanter. Magmaen, der rejser sig ved vulkanisme, køler ned i de magtfulde klipper (kimberlite eller lamproite).
Vulkanske kratere danner normalt små områder fra vulkanske åbninger. Stenmateriale transporteres til overfladen. Diamanterne løftes af stærke vulkanske udbrud , efterlader ikke tid til diamant at omdanne. De forårsagede dannelsen af vulkanske breccias , der består af snavs af klipper med dyb oprindelse. Diamanterne findes således i optagelse i klipper kaldet kimberlites .
Fordi kratoner er meget tykke, er de meget stabile. Deres litosfæriske kappe udvikler sig til en ret stor dybde; denne stabilitet tillader dannelse af diamanter. Ikke alle vulkanske åbninger indeholder diamanter; sjældne er dem, der indeholder nok til at muliggøre en økonomisk bæredygtig minedrift.
Når diamanterne er blevet transporteret til overfladen af magmaen i en vulkansk skorsten, kan materialet erodere, og diamanterne spredes derefter over et stort område.
En vulkansk skorsten indeholdende diamanter er en primær kilde til diamanter. Sekundære kilder vedrører alle regioner, hvor et betydeligt antal diamanter er eroderet fra kimberlit eller lamproitmatrix og akkumuleret af vand eller vind, dvs. i alluviale og lacustrine aflejringer, nuværende og gamle. Diamanterne frigivet fra deres matrix akkumuleres i henhold til deres størrelse og tæthed i dens sedimenter.
Diamanter er også mere sjældent fundet i isaflejringer (Wisconsin og Indiana). I modsætning til alluviale aflejringer er glaciale aflejringer ikke gode kilder til udnyttelse.
Diamanter kan også forekomme naturligt under en alvorlig påvirkning fra en asteroide . Den grafit komprimeres derefter bliver til diamant.
En særlig rig indbetaling blev opdaget i North Sibirien i 1970'erne. På grund af den kolde krig , og for ikke at sætte spørgsmålstegn ved de russiske planer om at bygge syntetiske diamanter fabrikker, blev oplysningerne hemmeligholdt indtil i 2012. Det drejer sig om en indvirkning krater sted , den Popigaï-krater på grund af en asteroide for 35 millioner år siden. Mængden af diamanter ville være ti gange større end hele verdensreserverne (eller meget mere stadig ifølge kilderne), men kun anvendelig i industrien.
Siden 1984 har teleskoper fanget infrarød stråling udsendt af døende stjerner, der er rige på kulstof og er karakteristiske for ekstrasolare nanodiamanter. I 1987 afslørede Orgueil-meteoritten nano-diamanter før solen, som ville være kommet fra en rød kæmpe, hvis eksplosion er oprindelsen til dannelsen af solsystemet. I 1997 blev sådanne nanodiamanter fundet i Allende meteoritten .
Ifølge en amerikansk undersøgelse fra 2013, ledet af Mona Delitsky fra Californien specialteknik og Kevin Baines fra University of Wisconsin i Madison , dannes diamanter i atmosfæren af Jupiter og Saturn fra atmosfærisk metan. Denne undersøgelse slutter sig til alle dem, der antyder den hypotetiske produktion af diamanter i massive gasplaneter, men hvis deres observation er fraværende, forbliver de rent teoretiske. I 2017 kommer nye eksperimenter, der simulerer de forhold, der formodes at regere 10.000 km under Uranus og Neptuns overflade, til at konsolidere denne model ved at producere diamanter af nanometrisk størrelse. Disse ekstreme temperaturer og tryk kan ikke opretholdes mere end en nanosekund i laboratoriet, men de opnås i dybden af Neptun eller Uranus, hvor nanodiamanter kunne dannes.
Diamantindustrien, fra minen til smykkebutikken, er blevet kaldt " pipeline " med henvisning til systemet til transport af flydende materialer.
Indtil XVI th århundrede , den Indien og især regionen Golconda (Golconda) som Borneo regionen var de eneste områder af produktionen. De mest berømte gamle diamanter blev udvundet i Indien . Derefter blev indskud i Brasilien opdaget. De fodres det vestlige marked indtil udgangen af det XIX th århundrede , da opdagelsen af den sydafrikanske indskud.
Siden den tid er de fleste diamanter kommet fra Afrika (62,1% i 1999 ). Denne situation var oprindelsen til flere krige som Sierra Leone , hvor de strategiske mål var kontrol med landets vigtigste indskud til finansiering af konflikten.
Næsten oktaedrisk krystal i sin matrix.
Diamant i kimberlitmatrix , Sydafrika.
Grønlig diamant oktaedrisk krystal.
Macle of Diamonds, Sydafrika.
Octahedral diamant, ca. 1,8 karat (6 mm ), på en kimberlitmatrix, Finsch Diamond Mine, Sydafrika.
I 2005 var verdens diamantproduktion 173,5 millioner karat, og de største producenter er Rusland , Botswana , Australien og Den Demokratiske Republik Congo, som tilsammen producerer lidt over 73% af produktionen.
Land | Millioner karat | % af det samlede antal |
---|---|---|
Rusland | 38.000 | 21.9 |
Botswana | 31.890 | 18.4 |
Australien | 30.678 | 17.7 |
Den Demokratiske Republik Congo | 27.000 | 15.6 |
Den Centralafrikanske Republik | 16,455 | 10.1 |
Sydafrika | 15,775 | 9.1 |
Canada | 12.300 | 7.1 |
Angola | 10.000 | 5.8 |
Namibia | 1.902 | 1.1 |
Folkerepublikken Kina | 1.190 | 0,7 |
Ghana | 1,065 | 0,6 |
Land | Perle
M karat |
Industriel
M karat |
Total
M karat |
% verden | |
---|---|---|---|---|---|
1 | Rusland | 21.2 | 16.7 | 37.900 | 29 |
2 | Botswana | 16.2 | 6,96 | 23,160 | 17.7 |
3 | DR Congo | 3.14 | 12.5 | 15,640 | 12 |
4 | Australien | 0,235 | 11.5 | 11.735 | 9 |
5 | Canada | 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 | Sydafrika | 6.51 | 1,63 | 8.140 | 6.2 |
9 | Namibia | 1,69 | 1.690 | 1.3 | |
10 | Sierra Leone | 0,457 | 0,152 | 0,609 | 0,5 |
Total verden | 69.492 | 59,748 | 129,24 | 100 |
Der er hovedsageligt tre kategorier af miner: åben pit, underjordisk eller ubåd.
Ekstraktionsprocessen er meget forskelligartet, da den afhænger af det område, hvor diamanten udvindes. Men generelt er operationerne opdelt i fire dele:
På grund af omkostningerne ved minedrift (i gennemsnit 250 tons malm kan kun udvinde en karat diamant) investerer kun virksomheder i regioner, der garanterer dem en betydelig produktion, fordi kvadratkilometer jord generelt udgraves for at opnå en perle af mærkbar størrelse og kvalitet .
Udenfor er ekstraktionen rudimentær og derfor begrænset til små indrømmelser. I nogle lande, især i Afrika, åbner manglen på lovgivningsmæssige rammer og korruption et brud på den ukontrollerede efterforskning, udvinding og handel med diamanter.
Alluvial minedrift er et billigere alternativ, men det er kun muligt, når geologiske bevægelser har hævet den diamantholdige klippe til overfladen, eroderet af floden. Offshore-operationer er nye, med kun et skib, der opererer i øjeblikket, Mafuta .
Diamantmarkedet er et selvreguleret system, der fastsætter sine egne priser. Reglen om de fire C'er (Cut, Color, Clarity and Carat) er traditionelt blevet brugt til at bestemme prisen på en diamant baseret på en Rapaport-rapport . Disse fire kvaliteter gør diamanten til den mest berømte ædelsten inden for smykker.
Skønheden ved dens glans skyldes, at den har et højt brydningsindeks for lys og en stor spredningskraft: Når den trænger ind, reflekteres lysets stråler inde i stenen til uendelig, og den lys hvide spredes, vender tilbage til det indre forvandlet i en række farver. Diamanter (som vanddråber) fungerer som prismer ved at bremse, mere eller mindre afhængigt af bølgelængderne ( højst lilla , mindst rød ), så farverne spredes i form af en bue i himlen .
Ikke alle diamanter bruges i smykker. Den mindste fejl kan fratage dem værdi, og de bruges derefter til industrielle applikationer. Disse er indre bobler, fremmede partikler eller indeslutninger, med dårlig farve eller når de er uregelmæssige i form.
4C'erne af diamanter Størrelse (Cut)Diagram over gamle diamantskæringer: evolution fra mest primitive til mere avancerede, før Tolkowsky , gamle europæiske snit .
Strålende snit, ifølge Marcel Tolkowsky, 1919.
Diamantformer: (1) oktaeder, (2) rhombisk dodekaeder, (3) hexakis-oktaeder, (4) og (3) afrundede facetter ( Encyclopædia Britannica , 1911).
Skærede diamanter.
Graden af skønheden ved spredning (regnbueeffekt) af diamanten afhænger for en stor del af stenens størrelse og polering. Naturligvis har diamanter deres egne gnistre, de forbedres derefter og ganges med en diamantshandlers ekspertsnit .
Dette kriterium for diamantvurdering er det eneste, der er resultatet af diamant lapidarys arbejde, og laboratorierne giver en størrelsesvurdering i henhold til nedenstående tabel.
Kodet | Størrelse (Cut) |
---|---|
EX | Fremragende (fremragende) |
VG | Meget godt |
G | godt |
F | Retfærdig |
P | Fattige |
Diamanter skæres hovedsageligt i Antwerpen (Belgien) , Tel Aviv (Israel) og Gujarat (Indien) af Jain- samfundet . I Thailand er det ædelstene som rubiner og safirer, der skæres. Mens der i Indien implementeres industrielle fremstillingsmetoder, bevarer industrien i Antwerpen håndværksmæssige metoder til diamanter over 0,5 karat.
På grund af sin ekstreme hårdhed kan diamanten kun bearbejdes af en anden diamant, hvorfor stenens størrelse og polering er de vigtigste elementer.
Før skæring undersøges perlen for at bestemme dens spaltningsplaner . Der trækkes derefter en linje på den, der markerer omkredsen af disse planer. På dette laver vi en lille rille med en slags træ, som har en diamant i enden. Gennem denne åbning introducerer vi et tyndt stålblad, giver et skarpt slag, og stenen deler sig i to.
Der er mange måder at skære diamanter på. Den XV th til XVII th århundrede, praksis dysestørrelse (polering spidsen af oktaeder) og tabellen (polering af krystal diamant pulver flader). Dags portrætmalerier viser en sort diamant, fordi disse teknikker er ineffektive. I det XVII th århundrede vises "brilliant" cut, størrelse den bedst kendte, en, der sætter den bedste øge skønhed af diamanten og er derfor den mest anvendte. Denne perfekte teknik gør det muligt at omdanne de grove sten til ægte juveler ved at afsløre 58 facetter (57 hvis vi ikke tager højde for kraven): 33 på kronen og 24 på topstykket , regelmæssig og af definerede størrelser præcist på overfladen af diamanten.
Faktisk, hvis begreberne diamantrenhed og farve virker velkendte, er størrelsesforholdene sjældnere. Sidstnævnte er dog en væsentlig kvalitetsfaktor. De betinger direkte gengivelsen af glans og diamantens "ild". Den samme farve, en diamant med de rigtige proportioner, vil være meget lysere end en forkert skåret ren diamant.
Siden fremkomsten af Tolkovsky-skåret i 1919 har diamantforhandlere konstant forsøgt at optimere gengivelsen af diamantglans. Af alle diamantstørrelserne er det bestemt den strålende runde form, der har været mest undersøgt, og som er den mest succesrige; i dag skyldes proportionerne anvendt til denne størrelse direkte fra forståelsen af materialets optiske love og beherskelsen af teknikken til størrelse og polering.
I Japan er pilen og hjerterne skåret ( hjerter og pile ) meget populære og så navngivet på grund af formerne for det producerede lys.
FarveDiamanter klassificeres også efter farve. Den mest almindelige farve er "hvid" (fravær af farve: det vil sige at diamanten er gennemsigtig og farveløs). Disse farver betegnes ved at gå fra D (reneste hvid) til Z (mørkeste skygge):
Kodet | Farve |
---|---|
D | Enestående hvid + |
E | Enestående hvid |
F | Ekstra hvid + |
G | Ekstra hvid |
H | hvid |
Jeg og J | Nuanceret hvid |
K og L. | Lidt tonet |
M til Z | Markeret farve |
Dette farvesorteringssystem blev oprettet af det uafhængige laboratorium GIA (Gemological Institute of America) til at erstatte andre systemer ved hjælp af en A, B eller C-klassificering (A, der angiver de bedste diamanter) ledsaget af farvebeskrivelser. Blå hvid . For at undgå forveksling med det gamle system starter farvenotationen ved D for at indikere den bedste farve.
Diamanter af en anden farve, såsom blå diamanter, hedder Fancy Colored Diamonds og har et andet klassificeringssystem.
Renhed (klarhed)Diamanter indeholder også en lang række indeslutninger, som kan ændre deres udseende. En optagelse eller urenhed i en diamant har tilnavnet " padde " i Frankrig . Inkluderinger er angivet ved hjælp af følgende koder:
Kodet | Betyder |
---|---|
IF ( internt fejlfri ) / FL (fejlfri) | Ingen indeslutninger og overfladeindeslutninger med 10x forstørrelse |
VVS1-VVS2 ( meget meget let inkluderet ) | Lille inkludering (er) meget vanskeligt at se med et forstørrelsesglas med en forstørrelse på 10 gange (1 er den bedste kvalitet) |
VS1-VS2 ( meget let inkluderet ' ) | Meget små indeslutninger næppe synlige med et forstørrelsesglas med en forstørrelse på 10 gange |
SI1-SI2-SI3 ( lidt inkluderet ) | Lille inklusion (er) let synlige med et forstørrelsesglas med en forstørrelse på 10 gange |
I1-I2-I3 ( inkluderet ) | Stor og / eller talrige optagelser, der er synlige for det blotte øje |
Når en diamant indeholder brint som urenhed, vises den normalt lilla eller lilla , i meget sjældne tilfælde vil den fremstå som rød. Grønne diamanter skyldes bestråling med alfapartikler, der fører til deformation af krystalgitteret .
Vægt (karat)Massen af en diamant måles i karat, hvilket svarer til 0,20 gram. Værdien af en diamant er eksponentiel i forhold til dens masse. Med andre ord er en to-karats diamant mere end to en-karats diamanter værd, da den betragtes som sjældnere og derfor dyrere.
Laboratorier og certificeringGemologiske laboratorier tager sig af certificering af diamanters egenskaber i henhold til 4C-klassificeringen. Denne certificering ledsages af at tage nøjagtige målinger af diamanterne, tildele en størrelse, polering og symmetri-vurdering, fluorescensanalyse og tildele et unikt indgraveret antal. Laser i diamanten. De ansvarlige for dette arbejde er professionelle gemologer . Der er få globale gemologiske laboratorier, de mest kendte er:
Der er to typer certifikater udstedt af laboratorier:
Denne type certifikat involverer brugen af moderne instrumenter: infrarød spektroskopi ( IRTF ), ultraviolet nær infrarød spektrometri (UV-PIR) med lav temperatur, fotoluminescens (PL) osv.
I modsætning til gemologen studerer diamanthandleren (betegnelsen oprindeligt betegnelsen diamantskærer) ikke diamanten, men forhandler den. Afhængigt af dets specialitet vil dets aktivitet vedrøre skårne sten eller ru, nogle kombinerer begge dele.
Typer af diamanterKlassificeringen af diamanter er også organiseret efter, hvorvidt der er tilstedeværelse af kvælstof i dets struktur, hvilket ændrer dets optiske egenskaber. Der er to typer: type I, hvor tilstedeværelsen af kvælstof er bevist, og type II uden kvælstof, meget sjælden, og som svarer til længere træningstider.
Denne i det væsentlige videnskabelige klassifikation kan opsummeres i følgende tabel:
Type | Definition | Farve | Særlighed | Befolkning |
---|---|---|---|---|
Jeg a | Små kvælstofgrupper Indeholder 0,3% kvælstof |
Farveløs, gul, brun, lyserød, grøn og blå |
Blå fluorescens Smalle
absorptionslinjer |
98% |
Jeg b | Isoleret kvælstof Indeholder 0,1% kvælstof |
Intens gul, orange, brun og farveløs | De fleste syntetiske diamanter Brede absorptionslinjer |
Sjælden Ca. 1% |
Han har | Ren uden kvælstof | Farveløs, brun, lyserød, lilla, grøn og guld Ekstraordinær hvid + |
UV gennemsigtig <230 um | Ca. 0,8% Meget sjælden |
II b | Kvælstoffri med 0,1% bor | Blå og grå | P-type halvleder | Cirka 0,2% Ekstremt sjælden |
Liste over nogle berømte diamanter:
Farve | Grov sten | skåret sten | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Efternavn | Karat | Sted for opdagelse | År | Efternavn | Karat | |
Farveløs | Cullinan | 3 106 | Sydafrika ( Premier mine ) |
1905 | Afrikas store stjerne (Cullinan I) |
530,20 |
Little Star of Africa (Cullinan II) |
317,40 | |||||
793,62 | Indien (min Kollur) |
XVII th århundrede | Stor Mughal | 279,56 | ||
787,50 | Indien | XVII th århundrede | Orloff | 194,75 | ||
410 | Indien | 1698 | Regent | 140,50 | ||
Koh-i Nor | 105.602 | |||||
Excelsior | 995,2 | Sydafrika (Jagersfontein) |
1893 | Excelsior I | 69,68 | |
Sancy | 55,23 | |||||
Beau Sancy | 34,98 | |||||
Lyserød | Indien | før 1642 | Stort bord | 242.31 (gamle karat) | ||
Indien | Daria-e nour | mellem 175 og 195 | ||||
261,24 | Brasilien | 1853 | Sydlig stjerne | 128 | ||
Indien | Noor-ol-Ain (en) | NS. 60 | ||||
132,5 | Sydafrika | 1999 | Pink Star og Pink Dream (en) | 59,60 | ||
Indien | Princie (en) | 34,65 | ||||
Graff pink | 24,78 | |||||
Hortensia | 21.32 | |||||
Martian Pink | 12.04 | |||||
Grøn | 119,50 | Indien | 1743 | Dresden grøn | 40,70 | |
Blå | 115 | Indien | 1668 |
Blue Crown Diamond (skåret i 1671) |
69 | |
Hope (blå kronediamant stjålet og genskåret omkring 1812) |
44,50 | |||||
Blågrå | Indien | 1664 | Wittelsbach | 35,56 | ||
1559 | El Estanque (es) | 100 | ||||
Sort | Orloff sort | 67,50 | ||||
587 | det centrale Afrika | XX th århundrede | De Grisogonos ånd | 312,24 | ||
Islamisk tablet | 160,18 | |||||
Gulbrun | Florentin (forsvandt siden 1922) | 137,27 | ||||
755 | Sydafrika | 1985 |
Golden Jubilee (Thailands kongelige krone) |
545,67 |
De konfliktdiamanter , undertiden kaldet "bloddiamanter" ( bloddiamanter på engelsk), er diamanter fra det afrikanske kontinent, at brændstof krige ført af oprørernes regeringer. Udvundet fra miner, der ligger i områder, hvor krigen raser, sælges disse diamanter ulovligt og hemmeligt for at forsyne de væbnede grupper, der udnytter dem med våben og ammunition.
I 2003 blev der lanceret en international certificeringsordning for uslebne diamanter, Kimberley Process (Kimberley Process Certification Scheme - KPCS) for at kontrollere den globale handel med uslebne diamanter. Imidlertid har det internationale forum været genstand for megen kritik , hvoraf nogle kom direkte fra de grundlæggende medlemmer af Kimberley-processen, såsom NGO'erne Global Witness and Impact (tidligere kendt som partnerskabet Afrika Canada).
Diamant bruges i vid udstrækning i industrien på grund af sin hårdhed. Fra skære- og bearbejdningsværktøjer baseret på diamantens mekaniske egenskaber til diamantambolte til at genskabe titaniske tryk, anvendelserne er mangfoldige. Denne hårdhed er også involveret i den præcision, der kan opnås med diamantværktøj: især diamant skalpeller , gør det muligt at skabe ultra-præcise snit (i oftalmologi for eksempel), fordi den mindste berøring skærer huden. Diamant er ikke reaktiv, den er biokompatibel og genererer ikke afstødning eller toksicitet.
Den kemi er meget interesseret i diamant: det har egenskaber, som gør det ganske velegnet til applikationer i elektrokemi:
Mange optiske enheder bruger gennemsigtigheden af diamant, mens elektroniske enheder især bruger dens termiske egenskaber.
Grund af dens lave elektriske ledningsevne, kan diamant anvendes i halvlederindustrien industri når doteret med urenheder af bor , boron- deuterium eller phosphor . En diamant stærkt doteret med bor (mere end 3 × 10 20 B / cm 3 ) får en metallisk opførsel og kan bruges som en elektrode til elektrokemi . Sådanne elektroder er i stand til "at reducere til lave potentialer og endog oxidere forbindelser med høj potentiale, som visse konventionelle elektroder såsom guld , platin og glasagtigt kulstof ikke kan nå." De forbliver derfor meget interessante til miljøformål, da dette giver dem mulighed for at reducere nitrater og oxidere visse organiske forbindelser, der forurener vandet uden at angribe vandet " .
Diamanter er i øjeblikket under undersøgelse til brug som detektorer:
På den anden side, og på trods af deres betydelige stabilitet, kan diamanter ikke bruges i en kernekraftværkskerne , fordi bombardementet er for stort, og materialet ville blive ødelagt.
Forstørrelse af diamanter sat i et blad.
En diamant skalpel, syntetisk diamantblad.
Da vi ved, at diamant kun er en bestemt form for kulstof, har fysikere og kemikere forsøgt at syntetisere det. Den første kunstige syntese af diamanter fandt sted i 1953 i Stockholm af opfinderen Baltzar von Platen og den unge civilingeniør Anders Kämpe, der arbejdede for det svenske firma ASEA . For nylig udviklede det californiske firma Akhan Semiconductor en fremstillingsproces til at bruge dem som brede båndgap halvledere.
Ved at udsætte kulstof for et højt tryk og en høj temperatur i adskillige timer i nærværelse af katalysatorer inklusive brint, er det muligt at fremstille en syntetisk diamant. Oprindeligt på grund af deres lille størrelse blev disse kun brugt i industrien.
I Frankrig er den kommercielle brug af udtrykket "dyrket diamant" forbudt, i stedet skal der anvendes syntetisk diamant (se perle ).
En imiteret diamant er et ikke-diamantmateriale, der bruges til at simulere udseendet af diamant. Den zirconia er den mest almindelige af dem, den moissanite også Imitation diamant kontor, selv om det er dyrere at producere end zirconiumoxid. Begge gøres kunstigt.
Diamantforbedringer er specifikke behandlinger udført på naturlige eller syntetiske diamanter, som normalt allerede er skåret, og som har til formål at forbedre perlenes egenskaber. Disse behandlinger inkluderer lasermikroforga for at fjerne indeslutninger, påføring af belægninger for at rette revner, bestråling eller høj varme og højtryksbehandlinger for at forbedre farven på en diamant eller endda give den en såkaldt "Fancy color. Color".
Diamanten er et symbol, der anvendes inden for flere kunstneriske områder og er genstand for mere end en legende eller historie.
Diamantens etymologi og dens følelse af glitrende glans fremkaldt af dette "hårde mineral" og "den adamantinske gnist" forklarer, at den fungerede som en reference til at betegne en bred vifte af ædelstene som:
Alle disse navne er faktisk voldelige (undtagen naturligvis for at angive oprindelsen til en ægte diamant).