Deimantas yra natūralus mineralas, vienas žinomiausių ir brangiausių. Aplink jį sklando daugybė spėlionių ir legendų, ypač dėl jo vertės ir padirbinių aptikimo. Atskira studijų tema – deimanto ir grafito santykis. Daugelis žmonių žino, kad šie mineralai yra panašūs, tačiau ne visi tiksliai žino, kokie. Ir į klausimą, kuo jie skiriasi, taip pat ne visi gali atsakyti. Ką mes žinome apie deimanto struktūrą? Arba brangakmenių vertinimo kriterijai?
Deimantinė struktūra
Deimantas yra vienas iš trijų mineralų, kurie yra kristalinė anglies modifikacija. Kiti du yra grafitas ir lonsdaleitas, antrąjį galima rasti meteorituose arba sukurti dirbtinai. Ir jei šie akmenys yra šešiakampės modifikacijos, tada deimantinės kristalinės gardelės tipas yra kubas. Šioje sistemoje anglies atomai išsidėstę taip: po vieną kiekvienoje viršūnėje ir veido centre bei keturi kubo viduje. Taigi, pasirodo, kadatomai yra išsidėstę tetraedrų pavidalu, o kiekvienas atomas yra vieno iš jų centre. Dalelės yra tarpusavyje sujungtos stipriausiu ryšiu – kovalentiniu, dėl kurio deimantas turi didelį kietumą.
Cheminės savybės
Grubiai tariant, deimantas yra gryna anglis, todėl deimantų kristalai turi būti visiškai skaidrūs ir perduoti visą matomą šviesą. Tačiau pasaulyje nėra nieko tobulo, vadinasi, šis mineralas turi ir priemaišų. Manoma, kad didžiausias priemaišų kiekis brangakmeniuose deimantuose neturėtų viršyti 5%. Deimanto sudėtyje gali būti ir kietų, ir skystų, ir dujinių medžiagų, dažniausiai pasitaikančios iš jų:
- azotas;
- boras;
- aliuminis;
- silicis;
- kalcis;
- magnisium.
Be to, sudėtyje gali būti kvarco, granatų, olivino, kitų mineralų, geležies oksidų, vandens ir kitų medžiagų. Dažnai šie elementai randami mineralo sudėtyje mechaninių mineralų intarpų pavidalu, tačiau kai kurie iš jų gali pakeisti anglį deimantų struktūroje - šis reiškinys vadinamas izomorfizmu. Tokiu atveju inkliuzai gali labai paveikti fizines mineralo savybes, jo spalvą, šviesos atspindį, o azoto inkliuzai suteikia jam liuminescencinių savybių.
Fizikinės savybės
Deimantų struktūra lemia jo fizines savybes, jos vertinamos pagal keturis kriterijus:
- kietumas;
- tankis;
- šviesos dispersija ir lūžis;
- kristalinė gardelė.
Mineralų kietumas vertinamas pagal Moso skalę, jo balas šioje sistemoje yra 10, tai yra didžiausias rodiklis. Kitas sąraše yra korundas, jo rodiklis yra 9, bet jo kietumas yra 150 kartų mažesnis, o tai reiškia absoliučią deimanto pranašumą šiame rodiklyje.
Tačiau mineralo kietumas visiškai nereiškia jo stiprumo. Deimantas yra gana trapus ir lengvai lūžta, jei trenkiamas plaktuku.
Deimanto savitasis svoris (tankis) nustatomas intervale nuo 3,42 iki 3,55 g/cm3. Jis nustatomas pagal mineralo masės ir tokio pat tūrio vandens masės santykį.
Be kietumo, jis taip pat turi aukštus lūžio rodiklius (2,417–2,421) ir dispersiją (0,0574). Šis savybių derinys leidžia deimantui būti brangiausiu ir idealiausiu juvelyriniu akmeniu.
Svarbios ir kitos fizinės mineralo savybės, pavyzdžiui, šilumos laidumas (900–2300 W/m·K), taip pat didžiausias iš visų medžiagų. Taip pat galite atkreipti dėmesį į mineralo gebėjimą netirpti rūgštyse ir šarmuose, dielektriko savybes, mažą metalo trinties koeficientą ore ir aukštą 3700–4000 °C lydymosi temperatūrą esant 11 GPa slėgiui.
Deimantų ir grafito panašumai ir skirtumai
Anglis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų Žemėje, jos randama daugelyje medžiagų, ypač gyvuose organizmuose. Grafitas, kaip ir deimantas, yra sudarytas iš anglies, tačiau deimanto ir grafito struktūros labai skiriasi. Deimantas gali virsti grafitu veikiamas aukštų temperatūrų negaudamas deguonies, tačiau normaliomis sąlygomis jis gali veikti neribotą laiką.lieka nepakitę, tai vadinama metastabilumu, be to, deimantinės kristalinės gardelės tipas yra kubas. Tačiau grafitas yra sluoksniuotas mineralas, jo struktūra atrodo kaip sluoksnių serija, išsidėsčiusi skirtingose plokštumose. Šie sluoksniai sudaryti iš šešiakampių, kurie sudaro korio pavidalo sistemą. Stiprūs ryšiai susidaro tik tarp šių šešiakampių, tačiau tarp sluoksnių jie itin silpni, tai sukelia mineralo sluoksniavimąsi. Be mažo kietumo, grafitas sugeria šviesą ir turi metalinį blizgesį, kuris taip pat labai skiriasi nuo deimanto.
Šie mineralai yra ryškiausias alotropijos pavyzdys – reiškinys, kai medžiagos turi skirtingas fizines savybes, nors ir susideda iš to paties cheminio elemento.
Deimantų kilmė
Nėra vienareikšmės nuomonės, kaip gamtoje susidaro deimantai, egzistuoja magminės, mantijos, meteorito ir kitos teorijos. Tačiau labiausiai paplitusi yra magmatinė. Manoma, kad deimantai susidaro maždaug 200 km gylyje, esant 50 000 atmosferų slėgiui, o paskui iškeliami į paviršių kartu su magma formuojant kimberlito vamzdžius. Deimantų amžius svyruoja nuo 100 milijonų iki 2,5 milijardo metų. Taip pat moksliškai įrodyta, kad deimantai gali susidaryti meteoritui atsitrenkus į žemės paviršių, taip pat jų gali būti ir pačioje meteorito uolienoje. Tačiau šios kilmės kristalai yra labai maži ir retai tinkami perdirbimui.
Deimantiniai indėliai
Pirmieji indėliai, kurie buvodeimantai buvo atrasti ir iškasami, esantys Indijoje, tačiau iki XIX amžiaus pabaigos jie buvo labai išeikvoti. Tačiau būtent ten buvo iškasti garsiausi, dideli ir brangiausi pavyzdžiai. O XVII ir XIX amžiuje Brazilijoje ir Pietų Afrikoje buvo aptikti naudingųjų iškasenų telkiniai. Istorija yra kupina legendų ir faktų apie deimantų skubėjimą, kurie yra susiję būtent su Pietų Afrikos kasyklomis. Paskutiniai aptikti deimantų telkiniai yra Kanadoje, jų plėtra prasidėjo tik paskutiniame XX amžiaus dešimtmetyje.
Ypač įdomios Namibijos kasyklos, nors ten deimantų gavyba yra sunkus ir pavojingas verslas. Kristalų nuosėdos susitelkusios po grunto sluoksniu, o tai, nors ir apsunkina darbą, byloja apie aukštą mineralų kokybę. Kelis šimtus kilometrų į paviršių nukeliavę deimantai su nuolatine trintimi į kitas uolienas yra aukštos kokybės, prastesnės kokybės kristalai tokios kelionės tiesiog neatlaikytų, todėl 95% išgaunamų akmenų yra brangakmenių kokybės. Taip pat gerai žinomų ir mineralų turtingų kimberlito vamzdžių yra Rusijoje, Botsvanoje, Angoloje, Gvinėjoje, Liberijoje, Tanzanijoje ir kitose šalyse.
Deimantų apdirbimas
Deimantų apdirbimas reikalauja didelės patirties, žinių ir įgūdžių. Prieš pradedant darbą, būtina nuodugniai ištirti akmenį, kad vėliau kiek įmanoma išsaugotumėte jo svorį ir atsikratytumėte inkliuzų. Labiausiai paplitęs deimantų pjovimo būdas yra apvalus, leidžiantis akmeniui žaižaruoti visomis spalvomis ir kuo palankiau atspindėti šviesą. Tačiau šis darbas yra ir pats sunkiausias:apvalus deimantas turi 57 plokštumas, jį pjaunant svarbu laikytis kuo tikslesnių proporcijų. Taip pat populiarūs kirpimo tipai: ovalo formos, ašaros, širdies, markizės, smaragdo ir kt. Yra keli mineralų apdorojimo etapai:
- markup;
- skilimas;
- pjovimas;
- apvalinimas;
- iškirpti.
Vis dar manoma, kad po apdorojimo deimantas praranda maždaug pusę savo svorio.
Deimantų vertinimo kriterijai
Kai kasami deimantai, tik 60% mineralų tinka perdirbti, jie vadinami papuošalais. Natūralu, kad neapdorotų akmenų kaina yra daug mažesnė nei deimantų kaina (daugiau nei du kartus). Deimantai vertinami pagal 4C sistemą:
- Karatas (svoris karatais) – 1 karatas lygus 0,2 g.
- Spalva (spalva) – grynai b altų deimantų beveik nerasta, dauguma mineralų turi tam tikrą atspalvį. Jo vertė labai priklauso nuo deimanto spalvos, dauguma gamtoje aptinkamų akmenų turi geltoną arba rusvą atspalvį, rečiau galima rasti rožinių, mėlynų ir žalių akmenų. Retiausi, gražiausi ir todėl brangiausi yra sočiųjų spalvų mineralai, jie vadinami fantazija. Rečiausios yra žalios, violetinės ir juodos spalvos.
- Aiškumas (skaidrumas) taip pat yra svarbus rodiklis, kuris lemia akmens defektų buvimą ir daro didelę įtaką jo vertei.
- Pjaustymas (pjaustymas) – deimanto išvaizda labai priklauso nuo pjūvio. Šviesos lūžis ir atspindyssavotiškas „bribantis“spindesys daro šį akmenį tokį vertingą, o netinkama forma ar proporcijų santykis apdorojant gali jį visiškai sugadinti.
Dirbtinių deimantų gamyba
Dabar technologija leidžia „auginti“deimantus, beveik nesiskiriančius nuo natūralių. Yra keli sintetinimo būdai:
- HPHT deimantų kūrimas yra metodas, artimiausias natūralioms sąlygoms. Mineralai sukuriami iš grafito ir deimantų sėklų 1400 ° C temperatūroje, esant 50 000 atmosferų slėgiui. Šis metodas leidžia susintetinti brangakmenių kokybės akmenis.
- CVD deimantų kūrimas (plėvelės sintezė) – akmenų gamyba vakuuminėmis sąlygomis naudojant sėklą ir metano bei vandenilio dujas. Šis metodas leidžia susintetinti gryniausius mineralus, tačiau jie yra labai mažo dydžio, todėl daugiausia naudojami pramoniniais tikslais.
- Sprogiosios sintezės metodas yra mažų deimantų kristalų gamybos metodas, detonuojant sprogmenis ir juos atvėsinant.
Kaip atskirti originalą nuo padirbto
Kalbant apie deimantų autentiškumo nustatymo metodus, verta atskirti deimantų ir neapdorotų deimantų autentiškumo patikrinimą. Nepatyręs žmogus gali supainioti deimantą su kvarcu, krištolu, kitais skaidriais mineralais ir net stiklu. Tačiau dėl išskirtinių fizinių ir cheminių deimantų savybių nesunku pastebėti padirbtą.
BVisų pirma, verta prisiminti kietumą. Šis akmuo sugeba subraižyti bet kokį paviršių, tačiau žymes ant jo gali palikti tik kitas deimantas. Be to, ant natūralaus kristalo nelieka prakaito, jei juo kvėpuojate. Ant šlapio akmens bus tarsi pieštukas, jei perbrauksite aliuminį. Galite tai patikrinti rentgeno spinduliu: natūralus akmuo, veikiamas spinduliuotės, turi sodrią žalią spalvą. Arba pažvelkite į tekstą: per natūralų deimantą jo neįmanoma įžvelgti. Atskirai verta paminėti, kad akmens natūralumą galima patikrinti pagal šviesos lūžį: pritraukę originalą prie šviesos š altinio, centre matote tik šviečiantį tašką.
