Teemant on looduslik mineraal, üks kuulsamaid ja kallimaid. Tema ümber on palju spekulatsioone ja legende, eriti mis puudutab selle väärtust ja võltsingute tuvastamist. Omaette uurimisteema on teemandi ja grafiidi vahekord. Paljud inimesed teavad, et need mineraalid on sarnased, kuid mitte igaüks ei tea täpselt, mis. Ja ka küsimusele, kuidas need erinevad, ei saa igaüks vastata. Mida me teame teemandi ehitusest? Või kalliskivide hindamise kriteeriumid?
Teemantkonstruktsioon
Teemant on üks kolmest mineraalist, mis on süsiniku kristalne modifikatsioon. Ülejäänud kaks on grafiit ja lonsdaleiit, teist võib leida meteoriitidest või luua kunstlikult. Ja kui need kivid on kuusnurksed modifikatsioonid, siis on teemantkristallvõre tüüp kuubik. Selles süsteemis on süsinikuaatomid paigutatud järgmiselt: üks igas tipus ja näo keskel ning neli kuubi sees. Seega selgub, etaatomid on paigutatud tetraeedritena ja iga aatom on ühe neist keskel. Osakesed on omavahel ühendatud tugevaima sidemega – kovalentse sidemega, tänu millele on teemandil kõrge kõvadus.
Keemilised omadused
Jämed alt öeldes on teemant puhas süsinik, seetõttu peavad teemandikristallid olema täiesti läbipaistvad ja läbima kogu nähtavat valgust. Kuid maailmas pole midagi täiuslikku, mis tähendab, et selles mineraalis on ka lisandeid. Arvatakse, et vääriskivide teemantide lisandite maksimaalne sisaldus ei tohiks ületada 5%. Teemandi koostis võib sisaldada nii tahkeid kui ka vedelaid ja gaasilisi aineid, neist levinumad:
- lämmastik;
- boor;
- alumiinium;
- räni;
- k altsium;
- magneesium.
Samuti võib koostis sisaldada kvartsi, granaate, oliviini, muid mineraale, raudoksiide, vett ja muid aineid. Sageli leidub neid elemente mineraali koostises mehaaniliste mineraalide lisandite kujul, kuid mõned neist võivad teemantstruktuuris süsinikku asendada - seda nähtust nimetatakse isomorfismiks. Sel juhul võivad kandmised oluliselt mõjutada mineraali füüsikalisi omadusi, selle värvust, valguse peegeldust ja lämmastiku lisamist luminestseeruvad omadused.
Füüsikalised omadused
Teemandi struktuur määrab selle füüsikalised omadused, neid hinnatakse nelja kriteeriumi järgi:
- kõvadus;
- tihedus;
- valguse hajumine ja murdumine;
- kristallvõre.
Mineraalide kõvadust hinnatakse Mohsi skaalal, selle skoor selles süsteemis on 10, see on maksimaalne näitaja. Järgmine on nimekirjas korund, selle näitaja on 9, kuid selle kõvadus on 150 korda väiksem, mis tähendab teemandi absoluutset paremust selles näitajas.
Mineraali kõvadus ei tähenda aga sugugi selle tugevust. Teemant on üsna habras ja puruneb haamriga löömisel kergesti.
Teemandi erikaal (tihedus) määratakse vahemikus 3,42–3,55 g/cm3. Selle määrab mineraali massi ja sama mahuga vee massi suhe.
Lisaks kõvadusele on sellel ka kõrge murdumisnäitaja (2,417-2,421) ja dispersioon (0,0574). See omaduste kombinatsioon võimaldab teemandil olla kõige väärtuslikum ja ideaalseim ehtekivi.
Olulised on ka mineraali muud füüsikalised omadused, näiteks soojusjuhtivus (900-2300 W/m·K), mis on ühtlasi kõigist ainetest kõrgeim. Samuti võite märkida mineraali võimet mitte lahustuda hapetes ja leelistes, dielektriku omadusi, metalli madalat hõõrdetegurit õhus ja kõrget sulamistemperatuuri 3700-4000 °C rõhul 11 GPa.
Teemanti ja grafiidi sarnasused ja erinevused
Süsinik on üks levinumaid elemente Maal, seda leidub paljudes ainetes, eriti elusorganismides. Grafiit, nagu ka teemant, koosneb süsinikust, kuid teemandi ja grafiidi struktuurid on väga erinevad. Teemant võib muutuda grafiidiks kõrgete temperatuuride mõjul ilma hapniku juurdepääsuta, kuid tavatingimustes on see võimeline lõputultjäävad muutumatuks, seda nimetatakse metastabiilsuseks, lisaks on teemantkristallvõre tüüp kuubik. Kuid grafiit on kihiline mineraal, selle struktuur näeb välja nagu erinevatel tasapindadel paiknevate kihtide seeria. Need kihid koosnevad kuusnurkadest, mis moodustavad kärjekujulise süsteemi. Tugevad sidemed tekivad ainult nende kuusnurkade vahel, kuid kihtide vahel on need äärmiselt nõrgad, see põhjustab mineraali kihistumist. Lisaks madalale kõvadusele neelab grafiit valgust ja sellel on metallist läige, mis on samuti teemandist väga erinev.
Need mineraalid on kõige ilmekam näide allotroopiast – nähtusest, mille puhul ainetel on erinevad füüsikalised omadused, kuigi need koosnevad samast keemilisest elemendist.
Teemantide päritolu
Ei ole ühemõttelist arvamust teemantide tekke kohta looduses, on olemas magmaatilisi, mantli-, meteoriidi- ja muid teooriaid. Kõige levinum on aga magmaatiline. Arvatakse, et teemandid tekivad umbes 200 km sügavusel 50 000-atmosfäärilise rõhu all ja tuuakse seejärel koos magmaga pinnale kimberliittorude moodustumisel. Teemantide vanus varieerub 100 miljonist 2,5 miljardi aastani. Samuti on teaduslikult tõestatud, et teemandid võivad tekkida siis, kui meteoriit maapinda tabab, ja neid leidub ka meteoriidikivis endas. Seda päritolu kristallid on aga äärmiselt väikesed ja sobivad töötlemiseks harva.
Teemanthoiused
Esimesed sissemaksed, mis olidteemante avastati ja kaevandati, need asusid Indias, kuid 19. sajandi lõpuks olid need tõsiselt ammendatud. Kuid just seal kaevandati kõige kuulsamad, suuremad ja kallimad proovid. Ja 17. ja 19. sajandil avastati maavarad Brasiilias ja Lõuna-Aafrikas. Ajalugu on täis legende ja fakte teemandikõrgenduse kohta, mida seostatakse konkreetselt Lõuna-Aafrika kaevandustega. Viimased avastatud teemandimaardlad on Kanadas, nende areng algas alles 20. sajandi viimasel kümnendil.
Eriti huvitavad on Namiibia kaevandused, kuigi sealne teemandikaevandamine on keeruline ja ohtlik äri. Kristallide ladestused on koondunud mullakihi alla, mis küll raskendab tööd, kuid räägib mineraalide kõrgest kvaliteedist. Teemandid, mis on rännanud mitusada kilomeetrit maapinnale pideva hõõrdumisega teiste kivimite vastu, on kõrge kvaliteediga, madalama kvaliteediga kristallid lihts alt ei pidanud sellisele teekonnale vastu ja seetõttu on 95% kaevandatud kividest vääriskivide kvaliteediga. Tuntud ja mineraaliderikkaid kimberliittorusid leidub ka Venemaal, Botswanas, Angolas, Guineas, Libeerias, Tansaanias ja teistes riikides.
Teemanttöötlus
Teemantide töötlemine nõuab suuri kogemusi, teadmisi ja oskusi. Enne töö alustamist on vaja kivi põhjalikult uurida, et hiljem võimalikult palju säilitada selle kaal ja vabaneda lisanditest. Levinuim teemantlõige on ümmargune, see võimaldab kivil sädeleda kõikides värvides ja peegeldada valgust võimalikult soods alt. Kuid see töö on ka kõige raskem:ümaral teemandil on 57 tasapinda ja selle lõikamisel on oluline jälgida kõige täpsemaid proportsioone. Samuti on populaarsed lõiketüübid: ovaalne, pisar, süda, markiis, smaragd ja teised. Mineraalide töötlemisel on mitu etappi:
- markup;
- lõhkumine;
- saagimine;
- ümardamine;
- lõigatud.
Siiani arvatakse, et pärast töötlemist kaotab teemant umbes poole oma kaalust.
Teemantide hindamiskriteeriumid
Teemantide kaevandamisel sobib töötlemiseks ainult 60% mineraalidest, neid nimetatakse eheteks. Loomulikult on töötlemata kivide hind palju madalam kui teemantide hind (rohkem kui kaks korda). Teemante hinnatakse 4C süsteemi järgi:
- Karaat (karaadi kaal) – 1 karaat võrdub 0,2 g.
- Värv (värv) – puhasvalgeid teemante ei leita peaaegu kunagi, enamikul mineraalidel on teatud toon. Selle väärtus sõltub suuresti teemandi värvist, enamus looduses leiduvatest kividest on kollase või pruuni varjundiga, harvemini võib kohata roosasid, siniseid ja rohelisi kive. Kõige haruldasemad, ilusamad ja seetõttu kallimad on küllastunud värvi mineraalid, neid nimetatakse fantaasiaks. Kõige haruldasemad on rohelised, lillad ja mustad.
- Selgus (selgus) on samuti oluline näitaja, mis määrab kivis defektide olemasolu ja mõjutab oluliselt selle väärtust.
- Lõika (lõigatud) – teemandi välimus sõltub suuresti lõikest. Valguse murdumine ja peegeldumineomamoodi "särav" sära muudab selle kivi nii väärtuslikuks ja vale kuju või proportsioonide suhe töötlemise ajal võib selle täielikult rikkuda.
Teisteemantide tootmine
Nüüd võimaldab tehnoloogia teil "kasvatada" teemante, mis on peaaegu eristamatud looduslikest. Sünteesimiseks on mitu võimalust:
- HPHT-teemantide loomine on looduslikele tingimustele kõige lähedasem meetod. Mineraalid luuakse grafiidist ja seemneteemandist temperatuuril 1400 ° C rõhul 50 000 atmosfääri. See meetod võimaldab teil sünteesida vääriskive.
- CVD-teemantide loomine (kile süntees) - kivide valmistamine vaakumtingimustes, kasutades külvi ning metaani ja vesinikgaase. See meetod võimaldab sünteesida kõige puhtamaid mineraale, kuid need on äärmiselt väikesed ja seetõttu kasutatakse neid peamiselt tööstuslikel eesmärkidel.
- Plahvatuslik termotuumasünteesimeetod on meetod, mis tekitab väikeseid teemantkristalle lõhkeainete detoneerimise ja seejärel jahutamise teel.
Kuidas eristada originaali võltsingust
Teemantide ehtsuse määramise meetoditest rääkides tasub eristada teemantide ehtsuse kontrollimist töötlemata teemantidest. Kogenematu inimene võib teemanti segi ajada kvartsi, kristalli, muude läbipaistvate mineraalide ja isegi klaasiga. Teemandi erakordsed füüsikalised ja keemilised omadused muudavad aga võltsi tuvastamise lihtsaks.
BKõigepe alt tasub meeles pidada kõvadust. See kivi on võimeline kriimustama mis tahes pinda, kuid ainult mõni teine teemant võib sellele jätta jälgi. Samuti ei jää higi loomulikule kristallile, kui sellele hingata. Märjal kivil jääb alumiiniumiga üle jooksmisel pliiatsi moodi jälg. Saate seda kontrollida röntgeniga: kiirguse all olev looduslik kivi on rikkaliku rohelise värviga. Või vaadake läbi teksti: seda on võimatu läbi naturaalse teemandi välja tuua. Eraldi väärib märkimist, et kivi loomulikkust saab kontrollida valguse murdumise osas: tuues originaali valgusallika juurde, on keskel näha vaid helendav täpp.
