Diamant Categoria I : Elemente native | |
Cristal de diamant galben sub formă de octaedru . | |
General | |
---|---|
numar CAS | |
Clasa Strunz |
1.CB.10a
1 ELEMENTE (metale și aliaje intermetalice; metaloide și nemetale; carburi, Siliciuri, nitruri, fosfuri) |
Clasa Danei |
01.03.06.01
Elemente native și amalgame |
Formula chimica | VS |
Identificare | |
Formați masa | 12,0107 ± 0,0008 uma C 100%, |
Culoare | De obicei galben, maro sau gri până la incolor. Mai rar, albastru, verde, negru, translucid, alb, roz, violet, portocaliu sau roșu |
Clasa de cristal și grupul spațial | Hexakisoctahedral m 3 m Fd 3 m (n ° 227) |
Sistem de cristal | Cub |
Rețeaua Bravais | Cubic centrat pe față ( diamant ) |
Clivaj | 111 (perfect în patru direcții) |
Pauză | Concoidale |
Habitus | Octahedral |
Scara Mohs | 10 |
Linia | Incolor |
Scânteie | Adamantină |
Proprietati optice | |
Indicele de refracție | 2.407 - 2.451, în funcție de lungimea de undă a luminii |
Pleochroism | Nu |
Birirefringe | Nu |
Dispersie | 2 v z ~ 0,044 |
Spectru de absorbție | Pentru diamantele de culoare galben pal, linia de 415,5 nm este tipică. Diamantele iradiate sau încălzite prezintă adesea o linie de aproximativ 594 nm atunci când sunt răcite la temperatură scăzută. |
Transparenţă | Transparent |
Proprietăți chimice | |
Densitate | 3.517 |
Temperatură de topire | 3546,85 ° C |
Solubilitate | Insolubil în apă, acizi și baze |
Comportamentul chimic | Se transformă în grafit într-o flacără |
Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |
Diamant (\ dja.mã \) este allotrope înaltă presiune de carbon , metastabil la joasă temperatură și presiune. Mai puțin stabilă decât grafitul și lonsdaleitul, care sunt celelalte două forme de cristalizare a carbonului , faima sa ca mineral provine din proprietățile sale fizice și legături covalente puternice între atomii săi dispuși într-un sistem de cristal cubic . În special, diamantul este cel mai natural material dur (cu indicele maxim (10) pe scara Mohs ) și are o conductivitate termică foarte mare. Proprietățile sale înseamnă că diamantul găsește multe aplicații în industrie ca instrumente de tăiere și prelucrare, în știință ca bisturiile sau nicovalele de diamant și în bijuterii pentru proprietățile sale optice.
Majoritatea diamantelor naturale s-au format în condiții de temperaturi și presiuni foarte ridicate la adâncimi de 140 până la 190 de kilometri în mantaua Pământului. Creșterea lor necesită între 1 și 3,3 miliarde de ani (între 25 și 75% din vârsta Pământului). Diamantele sunt aduse la suprafață de magma erupțiilor vulcanice profunde care se răcește pentru a forma o rocă vulcanică care conține diamantele, kimberlitele și lamproitele .
Cuvântul provine din greaca veche ἀδάμας - adámas „indomitabil” .
Termenul diamant provine din latina latină diamas, -antis , rezultând probabil prin metateze din * adimas, -antis ( „magnet” , un termen care desemnează inițial cel mai dur metal și apoi orice material foarte dur, cum ar fi magnetitul care acționează ca un magnet ) sub influența cuvintelor grecești care încep cu dia-, derivat el însuși din vechea greacă Ἀδάμας ( adamas : „indomitabil” , din adamastos : inflexibil, nezdruncinat, care a dat adjectivului adamantin , denumirea antică de diamant adamant și, de asemenea, denumirea adamantan , o triciclic hidrocarbură cu formula C 10 H 16 ).
Termenul califică inițial o stare de spirit indomitabilă înainte de a desemna cele mai dure metale cu care sunt forjate armele și instrumentele zeilor (singurii care posedă secretul pregătirii lor): casca lui Heracle din Teogonia lui ' Hesiod , secera Cronos , plugul de vară sau lanțurile lui Prometeu ( Eschylus ). Adamantul este menționat în Epinomis .
Numele „adamas” pentru „diamant” devine totuși mai clar în tratatul Pe pietrele filosofului grec Teofrast ; este reluată din nou în lucrarea Istoria naturală a lui Roman Pliniu cel Bătrân , cei doi autori rezervând pentru cuvântul diamant piatra cunoscută în prezent sub acest nume.
Din termenul Adamas derivă din denumirile de vest (franceză diamant , engleză diamant , spaniolă și italiană diamante ), sanscrita și arabă ( Almaș ), rusă ( алмаз ).
Legenda spune că diamantele au fost exploatate de 6.000 de ani în India (cazul Koh-i Nor ). Din punct de vedere istoric, primele diamante au fost exploatate acum 3.000 de ani în India, unde au fost găsite doar în depozite aluvionare (maluri ale râurilor), cum ar fi Pennar , Godâvarî , Mahânadî sau Krishnâ, în regiunea mitică Golconda. , Principalul centru comercial de diamante. de secole. Este reprezentat ca „rodul stelelor” sau provenind din surse sacre, deci împodobește obiecte religioase. Textele budiste dezvăluie toate simbolurile sale: Sutra diamantului (pentru care diamantul este, ca adevărul, etern), textele Vajrayana . Este , de asemenea , un obiect de cult hindus, reprezentând simbolic vajras , și face parte din mistica jainism și tibetană lamaismul . Cele dravidieni cred că diamantele cresc în pământ cum ar fi legumele, care este motivul pentru care ei folosesc roșcov a cărui boabe de a servi ca o masă standard , pentru cântărire diamante, o practică utilizată inițial pentru carate .
Diamond este inițial un fel ca alt element de podoabă (The diamantat (ro) fațete care îi conferă strălucire caracteristică nu apare înainte de mijlocul al XIV - lea secol , probabil de teama ca aceasta tehnica face pierde puterile sale), deci este utilizat în principal ca amuletă și talisman datorită puterilor sale magice și pentru duritatea sa mare în mărimea instrumentelor de fier sau perforarea pietrelor prețioase (jade, safire), ca în China , în Yemen în jurul valorii de -400 unde au fost găsite perle străpunse de diamante și în Kalimantan , partea indoneziană a Borneo, unde diamantul a fost descoperit în jurul anului 600 .
antichitateÎn Egipt , Grecia și Roma antică , este considerat chimic indestructibil și reprezintă „lacrimile lui Dumnezeu”. Se poartă ca o amuletă căreia i se atribuie virtutea de a fi anti-otravă, pudra de diamant este utilizată în gliptic . Raritatea lui îi conferă din ce în ce mai multă valoare și își câștigă statutul de piatră prețioasă . Forma sa naturală, duritatea și transparența obținute printr-o lustruire parțială o fac suficient de atractivă pentru a fi montată în bijuterii pentru prima dată până în secolul al II- lea , mitologia greco-romană o asociază cu iubirea eternă: săgețile lui Cupidon ar fi fost într-adevăr acoperit cu vârfuri de diamant.
Evul Mediu și RenaștereaLa începutul Evului Mediu , comerțul său a devenit limitat: extinderea Islamului a dus la negustorii arabi care controlează rutele de rulotă către India și Biserica Creștină a condamnat utilizarea diamantelor ca amuletă păgână. Comerțul cu diamante este redezvoltat din Marile Descoperiri care au văzut deschiderea rutei către India de către europeni, republicile maritime luând treptat monopolul condimentelor și Republica Veneția devenind centrul comerțului cu diamante din Occident.
În Evul Mediu și Renaștere , era purtat în vârful coroanelor sau ca pandantiv, împodobea regalia și simboliza „al treilea ochi” al mahârâjelor . Regii europeni îl obțin pentru raritatea sa, dar și pentru puterea anti-otravă, panaceul suprem. În 1270 , Ludovic al IX-lea a instituit legi somptuare care rezervă diamantele singurului suveran. Până în 1477, când arhiducele austriac, Maximilian I st de Habsburg oferă ca un inel de logodna cu diamant pentru Maria de Burgundia , diamantul este purtat doar de bărbați suverani. François I st este diamant coroana importă diamante din India ca regent , atunci alții au fost adăugate de către succesorii săi ca Sancy și diamant albastru al Coroanei .
În 1534, Papa Clement al VII-lea a murit înghițind un medicament din pudră de diamant. Prin urmare, diamantul împodobit cu proprietăți de vindecare este folosit ca otravă (pulbere de diamant utilizată în inele otrăvitoare). Un diamant imperfect (mai puțin strălucitor) ar trebui să aducă ghinion (astfel Bleu de France cumpărat de Jean-Baptiste Tavernier în 1668 în numele lui Louis XIV este de doar 220.000 de lire sterline, un preț mult mai mic decât diamantele mari incolore). De fapt, este cel mai adesea ca proprietarii de mine să creeze o legendă a blestemului pentru a descuraja hoții de la dorința de a le fura sau ca bijutierii să creeze o întreagă mitologie care crește ratingul de vânzare al bijuteriei.
Epoci moderne și contemporaneDepozitele indiene fiind epuizate, descoperirea și explorarea Americii deschide noi orizonturi, ceea ce duce la descoperirea depozitelor în Brazilia din 1725: până la această dată a descoperirii lor în Tejuco , India și „ Indonezia deține doar zăcăminte exploatate, descoperirea braziliană provocând o adevărată „goană de diamant”. Aceste diamante braziliene scad prețul bijuteriei de la două treimi la trei sferturi în funcție de tipul de piatră brută: până atunci montat ca o singură piesă pe chatoane metalice, devine acum o piesă de podoabă cusută pe îmbrăcăminte și purtată în mijloc. XVIII - lea secol mai ales regine și aristocrați și XIX - lea secol , de asemenea , de burghezie ridicată.
În 1772, Antoine Lavoisier a folosit un obiectiv pentru a focaliza razele solare pe un diamant într-o atmosferă bogată în oxigen. Produsul combustiei este dioxidul de carbon, Lavoisier arătând natura carbonică a diamantului. În 1797, Smithson Tennant a repetat experimentul pe cărbune: arderea diamantului producând același volum de dioxid de carbon ca o masă echivalentă de cărbune, a arătat că diamantul este carbon pur.
În 1866 , în Hopetown , la 120 km sud de Kimberley (Africa de Sud), diamantul Eureka (în) (așa numit pentru Expoziția Universală din Paris în același an ) este găsit de un tânăr băiat, Erasmus Jacobs într-un kimberlit . Descoperirea în această regiune a numeroase mine de diamante a dat naștere în 1888 la De Beers , cea mai mare companie de diamante din lume.
In timp ce descoperirea a compoziției de diamant al XVIII - lea secol marchează începutul saga sintezei sale, nu a fost până la mijlocul XX - lea secol pentru că chimiști sunt în măsură să - l producă. De atunci, diamantele au devenit un material industrial a cărui producție anuală ajunge acum la 570 de milioane de carate, sau 114 tone (cifrele din 2007).
În 1932 , Gabrielle Chanel a lansat colecția „Bijuterii cu diamante” în care a eliminat setul, diamantele fiind montate pe platină. Ea este prima care profanează diamantele imaginându-și bijuterii de costume (bijuterii false amestecate cu altele reale).
La 2 octombrie 1979 a fost descoperită mina de diamante Argyle din Australia de Vest , care este până în prezent cea mai mare mină de diamante din lume după volum.
În septembrie 2012 , Rusia a făcut publică existența unui depozit de diamante fără egal, păstrat secret timp de 40 de ani. Situat în Popigai , a fost descoperit la începutul anilor 1970 într-o zonă nelocuită din estul Siberiei , la 400 km de Khantiga și la 2.000 km nord de Krasnoyarsk , capitala regiunii. Ar fi de 110 ori mai mare decât rezervele mondiale de diamante.
Interiorul exoplanetei 55 Cancri e ar putea fi alcătuit, pentru cel puțin o treime din masa sa, de diamant.
Diamantul este o formă metastabilă de carbon în condiții normale de temperatură și presiune. Masa molară a diamantului este de 12,02 g mol -1 , densitatea sa măsurată este de 3,520 kg / m 3 .
Peste o temperatură de 1700 ° C într-o atmosferă neutră fără oxigen, diamantul se transformă în grafit. În aer începe de transformare , la aproximativ 700 ° C . Punctul său de aprindere este situat între 720 și 800 ° C în oxigen și între 850 și 1000 ° C în aer.
În clădirea cristalină a diamantului, legăturile dintre atomii de carbon rezultă din strângerea de electroni din stratul periferic pentru a forma straturi saturate. Fiecare atom de carbon este asociat astfel într-o manieră tetraedrică cu cei patru vecini cei mai apropiați ( hibridizarea sp 3 a carbonului) și astfel își completează stratul exterior. Aceste legături covalente , puternice și, prin urmare, dificil de rupt, acoperă întregul cristal, de unde și duritatea sa foarte mare.
La presiuni de ordinul 0,6 - 1,1 TPa ( 6 - 11 Mbar ), carbonul lichid este, la fel ca apa , mai dens decât forma solidă. Presiunile ridicate necesare pentru lichefierea diamantului ar putea fi unite pe Uranus și Neptun .
Cea mai rapidă undă sonoră , care se deplasează cu aproximativ 18 km / s , a fost măsurată în diamant.
Structura cristalină a diamantului. Fiecare parte măsoară 0,36 nm .
Structurile respective ale diamantului și grafitului.
Plasa unui cristal de diamant.
Proiecție Stereografic din figura pol al structurii de cristal a diamant de-a lungul axei [111] , demonstrând o simetrie de-a lungul diagonalei spațiu al cubului elementar.
În starea sa naturală de diamant are o structură derivată din Cubic cu fețe centrate structura (SSC), numit diamantat ca structura în care , în plus față de atomii de la vârfurile de cub și în centrul fiecărei fețe, patru din cele opt tetraedrici siturile definite de o astfel de structură sunt ocupate, ceea ce dă în cele din urmă opt atomi pe celulă (comparativ cu 4 pentru o structură clasică CFC) și face ca fiecare atom de carbon să aibă patru vecini.
Această structură este notată A4 în notația Strukturbericht . Său grup spațial este Fd 3 m ( n ° 227 în tabelele internaționale ), sa simbol al Pearson s“ . Parametrul său de plasă este a = 0,3566 nm. Volumul unei plase este de 0,04537 nm 3 , densitatea teoretică este de 3,517.
Diamantele cu o structură cristalină hexagonală care sunt mai rigide decât diamantele cubice naturale pot fi create în laborator .
Diamantul este cel mai greu material natural atât pe scara Vickers, cât și pe cea a lui Mohs .
Duritatea diamantului depinde de puritatea, perfecțiunea și orientarea structurii sale cristaline . Duritatea este cea mai mare pentru cristalele pure și perfecte orientate în direcția <111> , adică de-a lungul celei mai lungi diagonale a construcției cubice a diamantului în cauză. În timp ce este posibil să zgâriați unele diamante cu alte materiale, cum ar fi nitrura de bor , diamantele mai dure pot fi zgâriată numai de alte diamante sau de nanofire de diamant agregate .
Duritatea diamantului contribuie la succesul său ca piatră prețioasă. Spre deosebire de multe pietre fine sau prețioase, rezistența la zgârieturi îl face ușor de purtat zilnic, păstrând în același timp calitatea lustruitului, explicând probabil popularitatea sa ca bijuterie preferată pentru inelele de logodnă sau verighetele.
Cele mai dure diamante naturale provin în principal din operațiunile Copeton și Bingara din New South Wales , Australia . Aceste diamante sunt, în general, de dimensiuni mici, cu o structură moleculară octaedrică perfectă până la semi-perfectă și sunt utilizate pentru lustruirea altor diamante. Duritatea lor este legată de forma de creștere a cristalului într-un singur pas, în timp ce majoritatea diamantelor au mai multe etape de creștere, ceea ce produce incluziuni și pete care le afectează duritatea.
Duritatea este asociată cu o altă proprietate mecanică, duritatea , care este capacitatea unui material de a rezista la impact. Rezistența unui diamant natural a fost măsurată la 7,5-10 MPa m ½ . Această valoare este bună în comparație cu alte materiale ceramice, dar scăzută în comparație cu materialele utilizate în inginerie ale căror aliaje ating o rezistență mai mare de 100 MPa m ½ .
Conductivitatea electrică este scăzută, deoarece electronii nu grupeze ca într - un metal: ele rămân legate de atomii și nu poate, de exemplu , sub acțiunea unui câmp electric extern, formează un nor electronic care ar transporta curentul mod continuu . Cu alte cuvinte, diamantul este un foarte bun izolator . Cu toate acestea, face obiectul studiilor ca semiconductor în bandă largă pentru electronica de putere .
Cele diamante albastre (en) tip II-B sunt semiconductori datorită prezenței atomilor de bor .
Conductivitatea termică de diamant este excepțională, motiv pentru care se simte atât de rece la atingere. Într-un cristal izolator electric ca diamantul, conductivitatea termică este asigurată de vibrațiile coerente ale atomilor structurii. Au fost măsurate valori de 2.500 W / (m · K), care pot fi comparate cu 401 W / (m · K) pentru cupru și 429 W / (m · K) pentru argint. Această proprietate îl face candidat ca substrat pentru semiconductorii de răcire .
Coeficientul de expansiune al diamantului, legat de proprietățile vibrațiilor structurii acestui material, este foarte scăzut. Pentru diamantul pur, creșterea relativă a lungimii pe grad este de aproximativ o milionime la temperatura camerei, care poate fi comparată cu 1,2 milioane de Invar , un aliaj format din 64% fier și 36% nichel, care este renumit pentru expansiunea sa foarte scăzută. Fierul este cu mult în urmă, cu 11,7 milioane.
Spre deosebire de majoritatea izolatoarelor electrice, diamantul pur este un bun conductor de căldură datorită legăturilor covalente puternice care constituie cristalul. Conductivitatea termică a diamant pur este cea mai cunoscută, în spatele că graphene, un solid la temperatura camerei. La temperaturi foarte scăzute, la fel ca în cazul tuturor izolatorilor, conductivitatea sa electrică este foarte scăzută spre deosebire de metalele a căror conductivitate termică, precum conductivitatea electrică, crește atunci când temperatura lor scade. Conductivitatea diamantelor naturale este redusă cu 1,1% de carbonul natural prezent 13, care dezomogenizează structura.
Diamantul este una dintre formele alotropice ale carbonului solid. Este metastabil, adică în echilibru termodinamic cu celelalte forme alotropice: suficient pentru a exista așa cum este în condiții normale, dar nu suficient pentru a rămâne așa. De fapt, diamantul se transformă spontan în grafit, reacția fiind favorizată termodinamic de energia de formare foarte scăzută a grafitului, cea mai stabilă formă a tuturor formelor de carbon. O modificare a parametrilor (T, P) poate favoriza transformarea în cauză și inversul acesteia (fapt utilizat pentru proiectarea diamantelor sintetice ). Cu toate acestea, transformarea diamantului în grafit este un proces cinetic lent, prea lent pentru a fi observat, de unde și stabilitatea sa aparentă. Prin urmare și contrar publicității, diamantul nu este etern.
Diamantul este lipofil și hidrofob în mod natural și nu reacționează în mod normal cu acizi și alcali . Este solubil în sodă topită și mai ales în azotat de potasiu , scufundat în aceste substanțe, diamantul se dizolvă și este complet distrus.
În cele din urmă, este sensibil la oxidare și poate reacționa cu anumite metale sau aliaje metalice.
Aceste defecte au determinat industria să creeze materiale de duritate comparabilă, dar mai stabile, mai puțin reactive chimic, cum ar fi nitrura de bor cubică .
Diamantul este transparent, translucid sau opac.
Indicele său de refracție este deosebit de ridicat și variază în funcție de lungimea de undă : aceste proprietăți, asociate cu o dimensiune particulară a fațetelor, îi conferă strălucirea caracteristică, numită „adamantină”. Acest indice este:
Diamantele sintetice sunt în general fluorescente , verzi, galbene, violete sau roșii, datorită impurităților prezente (azot, bor, nichel) sau după iradiere, spre deosebire de majoritatea diamantelor naturale.
Conductivitatea termică naturală a diamantelor este utilizată de bijutieri și alți gemologi pentru a diferenția un diamant real de o imitație. Acest test se bazează pe o pereche de termistori alimentați cu baterii, montați pe un vârf de cupru. Unul funcționează ca un încălzitor, în timp ce celălalt măsoară temperatura vârfului de cupru. Dacă piatra testată este un diamant, va conduce energia termică din vârf suficient de repede pentru a produce o scădere de temperatură măsurabilă. Testul durează 2-3 secunde.
Diamantele naturale sunt adesea alcătuite din carbon care se află în manta de la formarea Pământului , dar unele sunt alcătuite din carbon din organisme precum algele . Acest lucru este dezvăluit de compoziția izotopică a carbonului. Acest carbon organic a fost îngropat până la mantaua Pământului prin mișcarea plăcilor tectonice , în zonele de subducție .
Diamantele formate în manta conțin uneori incluziuni microscopice de olivină , un mineral tipic de rocă care compune în principal mantaua: peridotitul . În schimb, diamantele formate în timpul subducțiilor în roci eclogitice poartă uneori incluziuni de granat sau omfacită, de exemplu, care sunt mineralele tipice ale acestor roci.
Se știe că diamantul se poate forma numai în mediul chimic particular al unei băi de sulfat de silicat și la presiuni și temperaturi ridicate; aceste condiții sunt întâlnite la adâncimi mari, cel puțin 150 până la 400 km în partea superioară a mantalei Pământului . Diamantele sunt fabricate din carbon . Acestea se formează atunci când acesta din urmă se află în condiții extreme de temperatură și presiune, între 1.100 ° C și 1.400 ° C pentru temperatură și pentru presiune, între 4.5 și 6 GPa (conform laboratorului de experimente sintetice din anii 1970), care corespunde adâncimilor de în jur de 150 până la 1.000 km în mantaua Pământului. Analiza incluziunilor minerale și gazoase (impurități precum azotul , sulful sau metalele colorante) face posibilă o mai precisă. Majoritatea diamantelor cristalizează între 150 și 200 km adâncime.
Majoritatea diamantelor sunt extrase din kimberlit găsit în cele mai vechi regiuni ale scoarței continentale ( vechi de cel puțin 1,5 miliarde de ani) (vezi craton ). Kimberlitele sunt rare și nesemnificative în ceea ce privește volumul (5.000 km 3 ); de lamproites sunt chiar mai rare.
În părțile cele mai interioare ale lanțurilor de coliziune (vezi tectonica plăcilor ), cum ar fi Alpii , Himalaya sau lanțul Variscan , găsim roci continentale care conțin microdiamante. Aceste diamante sunt formate în timpul metamorfismului menționat subducție-coliziune de presiune ultra înaltă : temperaturi moderate de aproximativ 800 până la 900 ° C și presiuni de aproximativ 4 GPa .
Natura mineralogică a incluziunilor, conținutul lor în oligoelemente și compoziția izotopică (carbon și azot) a diamantelor în sine sunt indicii valoroase pentru înțelegerea genezei acestui mineral. Totul sugerează că creșterea diamantelor în mantaua litosferică nu rezultă dintr-o transformare directă din grafit, ci implică mai degrabă intervenția unui fluid COH (fluid apos conținând carbon într-o formă moleculară nespecificată: CH 4, CO, CO 2) sau o magmă carbonatată (un panou care lovește o rădăcină continentală bogată în carbonatită ). Modul de cristalizare a diamantelor din mantaua inferioară este mult mai puțin constrâns. Caracteristicile oligoelementelor incluziunilor perovskitelor de calciu în aceste diamante sugerează unor autori o creștere asociată cu prezența crustei oceanice , într-o zonă a mantalei unde s-ar putea acumula de fapt.
Diamantele formate au dimensiuni micrometrice și, prin urmare, nu pot fi afectate de minerit. Cu toate acestea, ele oferă obiecte unice pentru studierea comportamentului unui sistem de roci la adâncime.
Două categorii principale de diamante se disting în funcție de natura procesiunii lor de incluziuni, caracteristică mediului de cristalizare. În majoritatea cazurilor, aceste incluziuni reprezintă o mineralogie peridotită . O a doua categorie de incluziuni este caracteristică asociațiilor eclogitice .
Roca diamantifică se formează din mantaua pământului, la adâncime. Magma provine dintr-o adâncime la care se pot forma diamantele (de trei ori sau mai mult adâncimea magmei sursă a majorității vulcanilor). Prin urmare, este un fenomen relativ rar. Magma în sine nu conține diamante. Magma care se ridică prin vulcanism se răcește în rocile magmatice (kimberlit sau lamproit).
Craterele vulcanice formează de obicei zone mici din orificiile vulcanice. Materialul rocos este transportat la suprafață. Diamantele sunt ridicate de puternice erupții vulcanice , fără a lăsa timp pentru ca diamantul să se transforme. Au provocat formarea de breșe vulcanice, formate din resturi de roci de origine profundă. Diamantele se găsesc astfel în includerea în roci numite kimberlite .
Deoarece cratonele sunt foarte groase, sunt foarte stabile. Mantaua lor litosferică se dezvoltă la o adâncime destul de mare; această stabilitate permite formarea diamantelor. Nu toate orificiile vulcanice conțin diamante; rare sunt cele care conțin suficiente pentru a permite o exploatare minieră viabilă din punct de vedere economic.
Odată ce diamantele au fost transportate la suprafață de magmă într-un coș vulcanic, materialul se poate eroda și diamantele sunt apoi răspândite pe o suprafață mare.
Un coș vulcanic care conține diamante este o sursă primară de diamante. Sursele secundare se referă la toate regiunile în care un număr semnificativ de diamante au fost erodate din matricea kimberlitei sau lamproitei și acumulate de apă sau vânt, adică în depozite aluvionale și lacustre, curente și vechi. Diamantele eliberate din matricea lor se acumulează în funcție de mărime și densitate în sedimentele sale.
Diamantele au fost, de asemenea, mai rar întâlnite în depozitele glaciare (Wisconsin și Indiana). Spre deosebire de depozitele aluvionare, depozitele glaciare nu sunt surse bune de exploatare.
Diamantele pot apărea, de asemenea, în mod natural în timpul unui impact sever al unui asteroid . Grafit comprimat apoi se transformă în diamant.
Un depozit deosebit de bogat a fost descoperit în Siberia de Nord în anii 1970. Datorită Războiului Rece și pentru a nu pune sub semnul întrebării planurile rusești de a construi fabrici de diamante sintetice, informațiile au fost păstrate secrete până în 2012. Este vorba despre un sit de crater de impact , Craterul Popigaï , datorat unui asteroid de acum 35 de milioane de ani. Cantitatea de diamante ar fi de zece ori mai mare decât întreaga rezervă mondială (sau mult mai mare încă conform surselor), dar utilizabilă doar în industrie.
Din 1984, telescoapele au captat radiațiile infraroșii emise de stelele moarte, bogate în carbon și caracteristice nanodiamantelor extrasolare. În 1987, meteoritul Orgueil a dezvăluit nano-diamante pre-solare care ar fi provenit de la un gigant roșu a cărui explozie se află la originea formării sistemului solar. În 1997, astfel de nanodiamante au fost găsite în meteoritul Allende .
Potrivit unui studiu american din 2013, condus de Mona Delitsky de la California Specialty Engineering și Kevin Baines de la Universitatea Wisconsin din Madison , diamantele se formează în atmosfera lui Jupiter și Saturn din metanul atmosferic. Acest studiu se alătură tuturor celor care sugerează producția ipotetică de diamante pe planete masive de gaz, însă, observarea lor fiind absentă, ele rămân pur teoretice. În 2017, noi experimente care simulează condițiile presupuse a domni 10.000 km sub suprafața lui Uranus și Neptun vin să consolideze acest model prin producerea de diamante de dimensiuni nanometrice. Aceste temperaturi și presiuni extreme nu pot fi menținute mai mult de o nanosecundă în laborator, dar sunt realizate în adâncurile Neptunului sau Uranus, unde s-ar putea forma nanodiamante.
Industria diamantelor, de la mină la magazinul de bijuterii, a fost numită „ conductă ”, cu referire la sistemul de transport a materialelor fluide.
Până în secolul al XVI- lea , India și în special regiunea Golconda (Golconda) ca regiune Borneo erau singurele zone de producție. Cele mai renumite diamante antice au fost exploatate în India . Apoi au fost descoperite zăcămintele Braziliei. Ei au alimentat piața occidentală , până la sfârșitul XIX - lea secol , când descoperirea depozitelor din Africa de Sud.
De atunci, majoritatea diamantelor provin din Africa (62,1% în 1999 ). Această situație a fost originea mai multor războaie precum cea din Sierra Leone , unde obiectivele strategice erau controlul principalelor depozite ale țării pentru finanțarea conflictului.
Cristal aproape octaedric în matricea sa.
Diamant în matrice kimberlită , Africa de Sud.
Cristal octaedric cu diamante verzui.
Macle of Diamonds, Africa de Sud.
Diamant octaedric, aprox. 1,8 carate (6 mm ), pe o matrice de kimberlit, mină de diamant Finsch, Africa de Sud.
În 2005 , producția mondială de diamante a fost de 173,5 milioane de carate și principalii producători sunt Rusia , Botswana , Australia și Republica Democrată Congo, care împreună produc puțin peste 73% din producție.
Țară | Milioane de carate | % din total |
---|---|---|
Rusia | 38.000 | 21.9 |
Botswana | 31,890 | 18.4 |
Australia | 30.678 | 17.7 |
Republica Democrată Congo | 27.000 | 15.6 |
Republica Centrafricană | 16.455 | 10.1 |
Africa de Sud | 15,775 | 9.1 |
Canada | 12.300 | 7.1 |
Angola | 10.000 | 5.8 |
Namibia | 1.902 | 1.1 |
Republica Populară Chineză | 1.190 | 0,7 |
Ghana | 1,065 | 0,6 |
Țară | Bijuterie
M carate |
Industrial
M carate |
Total
M carate |
% lume | |
---|---|---|---|---|---|
1 | Rusia | 21.2 | 16.7 | 37.900 | 29 |
2 | Botswana | 16.2 | 6,96 | 23.160 | 17.7 |
3 | RD Congo | 3.14 | 12.5 | 15.640 | 12 |
4 | Australia | 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 | Africa de Sud | 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 |
Lumea totală | 69.492 | 59.748 | 129,24 | 100 |
Există în principal trei categorii de mine: în aer liber, subteran sau submarin.
Procesul de extracție este foarte divers, deoarece depinde de regiunea în care este extras diamantul. Dar, în general, operațiunile sunt împărțite în patru părți:
Datorită costului de exploatare (în medie, 250 de tone de minereu pot extrage doar un carat de diamant), doar companiile investesc în regiuni care le garantează o producție semnificativă, deoarece kilometri pătrați de teren sunt în general excavate pentru a obține o bijuterie de dimensiuni și calitate apreciabile. .
În exterior, extracția este rudimentară și, prin urmare, limitată la mici concesii. În unele țări, în special în Africa, lipsa cadrului legislativ și corupția deschid o încălcare a prospecțiunilor necontrolate, extracției și comerțului cu diamante.
Exploatarea aluvială este o alternativă mai puțin costisitoare, dar este posibilă numai atunci când mișcările geologice au ridicat roca diamantiferă la suprafață, erodată de albia unui râu. Operațiunile offshore sunt noi, cu o singură navă care operează în acest moment, Mafuta .
Piața diamantelor este un sistem autoreglat care își stabilește propriile prețuri. Regula celor patru C (Tăiat, Culoare, Claritate și Carat) a fost folosită în mod tradițional pentru a determina prețul unui diamant pe baza unui raport Rapaport . Aceste patru calități fac din diamant cea mai faimoasă piatră prețioasă din bijuterii.
Frumusețea strălucirii sale se datorează faptului că are un indice de lumină de refracție ridicat și o mare putere dispersivă: la pătrundere, razele de lumină sunt reflectate în interiorul pietrei până la infinit, iar albul deschis se dispersează, revine la interior transformat într-o gamă de culori. Diamantele (cum ar fi picăturile de apă) funcționează ca prisme prin încetinire, mai mult sau mai puțin în funcție de lungimile de undă ( cel mult violet , roșu cel puțin), astfel încât culorile să fie dispersate sub formă de arc. Pe cer .
Nu toate diamantele sunt folosite în bijuterii. Cel mai mic defect îi poate priva de valoare și sunt apoi folosiți pentru aplicații industriale. Acestea sunt bule interne, particule străine sau incluziuni, de culoare slabă sau când au o formă neregulată.
Cele 4C de diamante Dimensiune (tăiat)Diagrama tăierilor antice de diamant: evoluție de la cele mai primitive la cele mai avansate, mai vechi de Tolkowsky , vechi tăietură europeană.
Tăiere strălucitoare, după Marcel Tolkowsky, 1919.
Forme de diamant: (1) octaedru, (2) dodecaedru rombic, (3) hexakis-octaedru, (4) și (3) fațete rotunjite ( Encyclopædia Britannica , 1911).
Tăiați diamante.
Gradul de frumusețe al dispersiei (efect curcubeu) al diamantului depinde, în mare parte, de dimensiunea și lustruirea pietrei. În mod natural, diamantele au propriile lor străluciri, apoi sunt îmbunătățite și înmulțite prin tăierea expertă a unui dealer de diamante .
Acest criteriu de evaluare a diamantului este singurul care rezultă din activitatea lapidarului de diamant, iar laboratoarele acordă o evaluare a dimensiunii conform tabelului de mai jos.
Codificat | Dimensiune (tăiat) |
---|---|
EX | Excelent (Excelent) |
VG | Foarte bun |
G | Bun |
F | Corect |
P | Sarac |
Diamantele sunt tăiate în principal în Anvers (Belgia) , Tel Aviv (Israel) și Gujarat (India) de către comunitatea Jain . În Thailanda , sunt tăiate pietre prețioase precum rubinele și safirele. În timp ce în India sunt implementate metode industriale de fabricație, în Anvers industria păstrează metode artizanale pentru diamante de peste 0,5 carate.
Datorită durității sale extreme, diamantul poate fi prelucrat numai de un alt diamant, motiv pentru care dimensiunea și lustruirea pietrei sunt cele mai importante elemente.
Înainte de tăiere, bijuterie este examinat pentru a determina sale de clivaj avioane . Apoi se trasează o linie care marchează perimetrul acestor planuri. Pe aceasta, facem o mică canelură cu un fel de lemn care are un diamant la capăt. Prin această deschidere, introducem o lamă subțire de oțel, dăm o lovitură ascuțită și piatra se împarte în două.
Există multe modalități de a tăia diamante. XV - lea la XVII - lea secol, mărimea practică vârful (lustruirea vârful octaedru) și masa (lustruirea fețelor de pulbere de cristal de diamant). Picturile portretice ale vremii prezintă un diamant negru, deoarece aceste tehnici sunt ineficiente. În XVII - lea secol apare „genial“ tăiat, dimensiunea cea mai bună cunoscut, cel care pune celor mai bune spori frumusetea diamant și este , prin urmare , cel mai utilizat. Această tehnică perfecționată face posibilă transformarea pietrelor aspre în adevărate bijuterii ale luminii, prin dezvăluirea a 58 de fațete (57 dacă nu luăm în considerare gulerul): 33 pe coroană și 24 pe chiulasă , regulate și de dimensiuni definite .tocmai pe suprafața diamantului.
Într-adevăr, dacă conceptele de puritate și culoare ale diamantului par familiare, proporțiile de mărime sunt mai rare. Cu toate acestea, acestea din urmă sunt un factor esențial de calitate. Acestea condiționează direct redarea strălucirii și „focul” diamantului. Aceeași culoare, un diamant cu proporțiile potrivite va fi mult mai strălucitor decât un diamant pur tăiat incorect.
De la apariția tăieturii Tolkovsky în 1919 , dealerii de diamante au căutat constant să optimizeze redarea strălucirii diamantelor. Dintre toate dimensiunile diamantelor, cu siguranță forma rotundă strălucitoare a fost cea mai studiată și cea mai reușită; astăzi, proporțiile aplicate acestei dimensiuni rezultă direct din înțelegerea legilor optice ale materialului și stăpânirea tehnicii de mărime și lustruire.
În Japonia, săgeata și inimile tăiate ( Inimi și săgeți ) sunt foarte populare și se numesc astfel datorită formelor jocului de lumină produs.
CuloareDiamantele sunt, de asemenea, clasificate după culoare. Cea mai comună culoare este „alb” (absența culorii: adică diamantul este transparent și incolor). Aceste culori sunt indicate prin trecerea de la D (alb pur) la Z (cea mai întunecată nuanță):
Codificat | Culoare |
---|---|
D | Alb + excepțional |
E | Alb de excepție |
F | Extra alb + |
G | Extra alb |
H | alb |
Eu și J | Alb nuanțat |
K și L | Ușor nuanțată |
De la M la Z | Culoare marcată |
Acest sistem de clasificare a culorilor a fost creat de laboratorul independent GIA (Institutul Gemologic al Americii) pentru a înlocui alte sisteme folosind o clasificare A, B sau C (A care indică cele mai bune diamante) însoțită de descrieri de culori. Alb albastru . Pentru a evita confuzia cu vechiul sistem, notația culorilor începe de la D pentru a indica cea mai bună culoare.
Diamantele de altă culoare, cum ar fi diamantele albastre, sunt numite Diamante colorate fantezie și au un sistem de evaluare diferit.
Puritate (Claritate)Diamantele conțin, de asemenea, o mare varietate de incluziuni care le pot modifica aspectul. Includerea sau impuritatea într-un diamant este supranumită „ broască ” în Franța . Incluziunile sunt indicate folosind următoarele coduri:
Codificat | Sens |
---|---|
IF ( Flawless intern ) / FL (Flawless) | Fără incluziuni interne și de suprafață cu mărire de 10x |
VVS1-VVS2 ( Foarte ușor inclus ) | Incluzii minuscule foarte dificil de văzut cu o lupă cu o mărire de 10 ori (1 fiind cea mai bună calitate) |
VS1-VS2 ( Foarte ușor inclus ' ) | Incluzii foarte mici cu greu vizibile cu o lupă cu o mărire de 10 ori |
SI1-SI2-SI3 ( ușor inclus ) | Incluziune (e) mică (e) ușor vizibilă cu o lupă cu o mărire de 10 ori |
I1-I2-I3 ( Inclus ) | Incluziuni mari și / sau numeroase vizibile cu ochiul liber |
Când un diamant conține hidrogen ca impuritate, acesta va apărea de obicei purpuriu sau violet , în cazuri foarte rare va apărea roșu. Diamante verzi rezultă din iradierea prin alfa particule care conduc la o deformare a rețelei cristaline .
Greutate (carate)Masa unui diamant este măsurată în carate, care este echivalentă cu 0,20 grame. Valoarea unui diamant este exponențială în comparație cu masa sa. Cu alte cuvinte, un diamant de două carate valorează mai mult decât două diamante de un carat, deoarece este considerat mai rar și, prin urmare, mai scump.
Laboratoare și certificareLaboratoarele gemologice se ocupă de certificarea caracteristicilor diamantelor conform clasificării 4C. Această certificare este însoțită de efectuarea de măsurători precise ale diamantelor, de atribuirea unei dimensiuni, lustruire și simetrie, analiza fluorescenței și atribuirea unui număr unic gravat cu laser în diamant. Persoanele responsabile pentru această muncă sunt gemologi profesioniști. Există puține laboratoare gemologice globale, cele mai cunoscute sunt:
Există două tipuri de certificate emise de laboratoare:
Acest tip de certificat implică utilizarea instrumentelor moderne: spectroscopie în infraroșu ( IRTF ), spectrometrie în infraroșu apropiat cu ultraviolete la temperatură scăzută (UV-PIR), fotoluminescență (PL) etc.
Dealerul de diamante (termen care desemnează inițial tăiatul de diamante), spre deosebire de gemolog, nu studiază diamantul, ci îl negociază. În funcție de specialitatea sa, activitatea sa se referă la pietre tăiate sau aspre, unele combinând ambele.
Tipuri de diamanteClasificarea diamantelor este, de asemenea, organizată în funcție de existența sau nu a prezenței azotului în structura sa, care îi modifică proprietățile optice. Există două tipuri: tipul I în care este dovedită prezența azotului și tipul II fără azot, foarte rar și care corespunde timpilor de antrenament mai lungi.
Această clasificare esențial științifică poate fi rezumată în următorul tabel:
Tip | Definiție | Culoare | Particularitate | Populația |
---|---|---|---|---|
In absenta | Grupuri mici de azot Conține 0,3% azot |
Incolor, galben, maro, roz, verde și albastru |
Fluorescență albastră Liniile înguste de absorbție |
98% |
Eu b | Azot izolat Conține 0,1% azot |
Galben intens, portocaliu, maro și incolor | Cele mai multe diamante sintetice Liniile largi de absorbție |
Rare Aproximativ 1% |
El are | Pur fără azot | Incolor, maro, roz, violet, verde și auriu Excepțional alb + |
UV transparent <230 μm | Aproximativ 0,8% Foarte rare |
II b | Fără azot cu 0,1% bor | Albastru și gri | Semiconductor de tip P | Aproximativ 0,2% Extrem de rar |
Lista unor diamante celebre:
Culoare | Piatra aspră | piatră cioplită | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Nume | Carate | Locul descoperirii | An | Nume | Carate | |
Incolor | Cullinan | 3 106 | Africa de Sud ( mină Premier ) |
1905 | Marea Stea a Africii (Cullinan I) |
530,20 |
Little Star of Africa (Cullinan II) |
317,40 | |||||
793,62 | India (mina Kollur) |
XVII - lea secol | Mare Mughal | 279,56 | ||
787,50 | India | XVII - lea secol | Orloff | 194,75 | ||
410 | India | 1698 | Regent | 140,50 | ||
Koh-i Nici | 105.602 | |||||
Excelsior | 995.2 | Africa de Sud (Jagersfontein) |
1893 | Excelsior I | 69,68 | |
Sancy | 55,23 | |||||
Beau Sancy | 34,98 | |||||
Roz | India | înainte de 1642 | Masă mare | 242.31 (carate vechi) | ||
India | Daria-e nour | între 175 și 195 | ||||
261,24 | Brazilia | 1853 | Stea sudică | 128 | ||
India | Noor-ol-Ain (ro) | NS. 60 | ||||
132,5 | Africa de Sud | 1999 | Pink Star și Pink Dream (ro) | 59,60 | ||
India | Princie (ro) | 34,65 | ||||
Roz gri | 24,78 | |||||
Hortensie | 21.32 | |||||
Roz marțian | 12.04 | |||||
Verde | 119.50 | India | 1743 | Dresda verde | 40,70 | |
Albastru | 115 | India | 1668 |
Blue Crown Diamond (tăiat în 1671) |
69 | |
Speranță (diamant cu coroană albastră furat și tăiat în jurul anului 1812) |
44,50 | |||||
Albastru gri | India | 1664 | Wittelsbach | 35,56 | ||
1559 | El Estanque (es) | 100 | ||||
Negru | Orloff negru | 67,50 | ||||
587 | Africa Centrală | XX - lea secol | Spiritul lui De Grisogono | 312.24 | ||
Tableta Islamului | 160,18 | |||||
Galben-maroniu | Florentin (dispărut din 1922) | 137,27 | ||||
755 | Africa de Sud | 1985 |
Jubileul de Aur (coroana regală a Thailandei) |
545,67 |
Cele diamante de conflict , uneori numite „diamante sânge“ ( diamante de sânge în limba engleză), sunt diamante de pe continentul african , care războaiele de combustibil purtat de guverne rebele. Extrase din minele situate în zone în care războiul se dezlănțuie, aceste diamante sunt vândute ilegal și clandestin, pentru a aproviziona grupurile armate care le exploatează cu arme și muniție.
În 2003, a fost lansat un regim internațional de certificare pentru diamantele brute, procesul Kimberley (Schema de certificare a procesului Kimberley - KPCS) pentru a controla comerțul global cu diamante brute. Cu toate acestea, forul internațional a făcut obiectul multor critici , dintre care unele au venit direct de la membrii fondatori ai Procesului Kimberley, cum ar fi ONG-urile Global Witness and Impact (cunoscut anterior ca Partnership Africa Canada).
Diamantul este utilizat pe scară largă în industrie datorită durității sale. Aplicațiile sunt multiple , de la instrumente de tăiere și prelucrare bazate pe proprietățile mecanice ale diamantului, până la nicovalele diamantate pentru recrearea presiunilor titanice. Această duritate este, de asemenea, implicată în precizia care poate fi obținută cu instrumentele diamantate: în special, bisturiile diamantate fac posibilă crearea unor incizii ultra-precise (în oftalmologie, de exemplu), deoarece cea mai mică atingere taie pielea. Diamantul nu este reactiv, este biocompatibil și nu generează respingere sau toxicitate.
Chimia este foarte interesat de diamant: are proprietăți care o fac destul de potrivit pentru aplicații în electrochimie:
Multe dispozitive optice folosesc transparența diamantului, în timp ce dispozitivele electronice folosesc în special proprietățile sale termice.
Datorită conductivității sale electrice reduse, diamantul poate fi utilizat în industria semiconductorilor atunci când este dopat cu impurități de bor , bor- deuteriu sau fosfor . Un diamant puternic dopat cu bor (mai mult de 3 × 10 20 B / cm 3 ) capătă un comportament metalic și poate fi folosit ca electrod pentru electrochimie . Astfel de electrozi sunt capabili să „reducă la potențial redus și chiar să oxideze compuși cu potențial ridicat pe care anumiți electrozi convenționali precum aurul , platina și carbonul vitros nu pot ajunge”. Prin urmare, acestea rămân foarte interesante în scopuri de mediu, deoarece acest lucru le permite să reducă nitrații și să oxideze anumiți compuși organici care poluează apa fără a ataca apa " .
Diamantele sunt în prezent în studiu pentru a fi utilizate ca detectoare:
Pe de altă parte, și în ciuda stabilității lor considerabile, diamantele nu pot fi utilizate într-un nucleu al centralei nucleare , deoarece bombardamentul este prea mare și materialul ar fi distrus.
Mărirea diamantelor așezate într-o lamă.
Un bisturiu de diamant, lama de diamant sintetic.
Din moment ce știm că diamantul este doar o anumită formă de carbon, fizicienii și chimiștii au încercat să-l sintetizeze. Prima sinteză artificială a diamantelor a avut loc în 1953 la Stockholm de către inventatorul Baltzar von Platen și tânărul inginer civil Anders Kämpe care lucrează pentru compania suedeză ASEA . Mai recent, compania californiană Akhan Semiconductor a dezvoltat un proces de fabricație pentru a le utiliza ca semiconductori cu bandă largă.
Prin supunerea carbonului la o presiune ridicată și la o temperatură ridicată timp de câteva ore în prezența catalizatorilor, inclusiv hidrogen, este posibil să se producă un diamant sintetic. Inițial, datorită dimensiunilor mici, acestea au fost utilizate doar în industrie.
În Franța, utilizarea comercială a termenului „diamant cultivat” este interzisă, în schimb trebuie folosit diamantul sintetic (vezi bijuteria ).
Un imitație de diamant este un material non-diamant utilizat pentru a simula apariția diamantului. Zirconia este cea mai comună dintre ele, moissanite , de asemenea , imitație de birou diamant , deși este mai costisitoare decât producerea de oxid de zirconiu. Ambele sunt realizate artificial.
Îmbunătățirile cu diamante sunt tratamente specifice efectuate pe diamante naturale sau sintetice, de obicei deja tăiate, care au ca scop îmbunătățirea caracteristicilor bijuteriei. Aceste tratamente includ microforga cu laser pentru îndepărtarea incluziunilor, aplicarea de acoperiri pentru corectarea fisurilor, iradiere sau căldură ridicată și tratamente la presiune ridicată pentru a îmbunătăți culoarea unui diamant sau chiar pentru a-i conferi așa-numita „culoare fantezie. Culoare”.
Diamantul este un simbol utilizat în mai multe domenii artistice și face obiectul mai multor legende sau istorii.
Etimologia diamantului și sensul său de strălucire strălucitoare evocată de acest „mineral dur” și „sclipire adamantină” explică faptul că a servit drept referință pentru a desemna o mare varietate de pietre prețioase precum:
Toate aceste nume sunt de fapt abuzive (cu excepția evidentă pentru a indica originea unui diamant real).