Le diamant est un minéral naturel, l'un des plus célèbres et des plus chers. Il existe de nombreuses spéculations et légendes autour de lui, notamment en ce qui concerne sa valeur et la détection des contrefaçons. Un autre sujet d'étude est la relation entre le diamant et le graphite. Beaucoup de gens savent que ces minéraux sont similaires, mais tout le monde ne sait pas exactement quoi. Et la question de savoir en quoi ils diffèrent aussi, tout le monde ne peut pas répondre. Que sait-on de la structure d'un diamant ? Ou les critères pour juger les gemmes ?
Structure diamant
Le diamant est l'un des trois minéraux qui sont une modification cristalline du carbone. Les deux autres sont le graphite et la lonsdaleite, la seconde peut être trouvée dans les météorites ou créée artificiellement. Et si ces pierres sont des modifications hexagonales, alors le type de réseau cristallin de diamant est un cube. Dans ce système, les atomes de carbone sont disposés de cette manière: un à chaque sommet et au centre de la face, et quatre à l'intérieur du cube. Ainsi, il s'avère queles atomes sont disposés sous forme de tétraèdres, et chaque atome est au centre de l'un d'eux. Les particules sont reliées entre elles par la liaison la plus forte - covalente, grâce à laquelle le diamant a une dureté élevée.
Propriétés chimiques
En gros, un diamant est du carbone pur, par conséquent, les cristaux de diamant doivent être absolument transparents et transmettre toute la lumière visible. Mais il n'y a rien de parfait dans le monde, ce qui signifie que ce minéral contient également des impuretés. On pense que la teneur maximale en impuretés des diamants gemmes ne doit pas dépasser 5%. La composition d'un diamant peut inclure à la fois des substances solides et liquides et gazeuses, les plus courantes d'entre elles:
- azote;
- bore;
- aluminium;
- silicium;
- calcium;
- magnésium.
En outre, la composition peut inclure du quartz, des grenats, de l'olivine, d'autres minéraux, des oxydes de fer, de l'eau et d'autres substances. Souvent, ces éléments se retrouvent dans la composition du minéral sous forme d'inclusions minérales mécaniques, mais certains d'entre eux peuvent remplacer le carbone dans la structure du diamant - ce phénomène s'appelle l'isomorphisme. Dans ce cas, les inclusions peuvent affecter de manière significative les propriétés physiques du minéral, sa couleur, sa réflexion lumineuse et les inclusions d'azote lui confèrent des propriétés luminescentes.
Propriétés physiques
La structure d'un diamant détermine ses propriétés physiques, elles sont évaluées selon quatre critères:
- dureté;
- densité;
- dispersion et réfraction de la lumière;
- réseau cristallin.
La dureté des minéraux est estimée sur l'échelle de Mohs, son score sur ce système est de 10, c'est l'indicateur maximum. Le suivant dans la liste est le corindon, son indicateur est 9, mais sa dureté est 150 fois inférieure, ce qui signifie la supériorité absolue du diamant dans cet indicateur.
Cependant, la dureté d'un minéral ne signifie pas du tout sa force. Le diamant est assez cassant et se brise facilement s'il est frappé avec un marteau.
La gravité spécifique d'un diamant (densité) est déterminée dans la plage de 3,42 à 3,55 g/cm3. Il est déterminé par le rapport du poids du minéral au poids de l'eau du même volume.
Outre la dureté, il a également des indices de réfraction élevés (2,417-2,421) et une dispersion (0,0574). Cette combinaison de propriétés permet au diamant d'être la pierre de joaillerie la plus précieuse et la plus idéale.
Les autres propriétés physiques du minéral sont également importantes, comme la conductivité thermique (900-2300 W/m·K), également la plus élevée de toutes les substances. Vous pouvez également noter la capacité du minéral à ne pas se dissoudre dans les acides et les alcalis, les propriétés du diélectrique, le faible coefficient de frottement du métal dans l'air et le point de fusion élevé de 3700-4000 °C à une pression de 11 GPa.
Similarités et différences entre le diamant et le graphite
Le carbone est l'un des éléments les plus courants sur Terre, on le trouve dans de nombreuses substances, en particulier dans les organismes vivants. Le graphite, comme le diamant, est composé de carbone, mais les structures du diamant et du graphite sont très différentes. Le diamant peut se transformer en graphite sous l'influence de températures élevées sans accès à l'oxygène, mais dans des conditions normales, il est capable de se transformer indéfinimentrestent inchangés, c'est ce qu'on appelle la métastabilité, de plus, le type de réseau cristallin de diamant est un cube. Mais le graphite est un minéral en couches, sa structure ressemble à une série de couches situées dans différents plans. Ces couches sont constituées d'hexagones qui forment un système en nid d'abeille. Des liaisons fortes ne se forment qu'entre ces hexagones, mais entre les couches, elles sont extrêmement faibles, ce qui provoque la stratification du minéral. En plus de sa faible dureté, le graphite absorbe la lumière et possède un éclat métallique, lui aussi très différent du diamant.
Ces minéraux sont l'exemple le plus frappant d'allotropie - un phénomène dans lequel les substances ont des propriétés physiques différentes, bien qu'elles soient constituées du même élément chimique.
Origine du diamant
Il n'y a pas d'opinion sans équivoque sur la façon dont les diamants se forment dans la nature, il existe des théories magmatiques, du manteau, des météorites et autres. Cependant, le plus commun est magmatique. On pense que les diamants se forment à une profondeur d'environ 200 km sous une pression de 50 000 atmosphères, puis remontent à la surface avec le magma lors de la formation de cheminées de kimberlite. L'âge des diamants varie de 100 millions à 2,5 milliards d'années. Il a également été scientifiquement prouvé que des diamants peuvent se former lorsqu'une météorite frappe la surface de la terre, et également se trouver dans la roche météoritique elle-même. Cependant, les cristaux de cette origine sont extrêmement petits et rarement adaptés au traitement.
Dépôts de diamants
Les premiers dépôts qui ont étédes diamants ont été découverts et extraits, situés en Inde, mais à la fin du 19e siècle, ils étaient gravement épuisés. Cependant, c'est là que les échantillons les plus célèbres, les plus grands et les plus chers ont été extraits. Et aux XVIIe et XIXe siècles, des gisements de minéraux ont été découverts au Brésil et en Afrique du Sud. L'histoire regorge de légendes et de faits sur la ruée vers le diamant, qui sont spécifiquement associés aux mines sud-africaines. Les derniers gisements de diamants découverts se trouvent au Canada, leur développement n'a commencé que dans la dernière décennie du 20e siècle.
Les mines de Namibie sont particulièrement intéressantes, bien que l'extraction de diamants y soit une entreprise difficile et dangereuse. Les dépôts de cristaux sont concentrés sous une couche de sol qui, bien que compliquant le travail, témoigne de la haute qualité des minéraux. Les diamants qui ont parcouru plusieurs centaines de kilomètres à la surface avec un frottement constant contre d'autres roches sont des cristaux de haute qualité et de moindre qualité qui ne pourraient tout simplement pas supporter un tel voyage, et donc 95% des pierres extraites sont de qualité gemme. Il existe également des cheminées de kimberlite bien connues et riches en minéraux en Russie, au Botswana, en Angola, en Guinée, au Libéria, en Tanzanie et dans d'autres pays.
Traitement des diamants
Le traitement des diamants nécessite une grande expérience, des connaissances et des compétences. Avant de commencer les travaux, il est nécessaire d'étudier minutieusement la pierre afin de préserver ensuite au maximum son poids et de se débarrasser des inclusions. Le type de diamant le plus courant est le rond, il permet à la pierre de scintiller de toutes les couleurs et de refléter la lumière le plus favorablement possible. Mais ce travail est aussi le plus difficile:un diamant rond a 57 plans, et lors de sa taille, il est important d'observer les proportions les plus précises. Les types de coupe les plus populaires sont également: ovale, larme, cœur, marquise, émeraude et autres. Il existe plusieurs étapes de traitement des minerais:
- balisage;
- diviser;
- scier;
- arrondi;
- couper.
On pense toujours qu'après traitement, le diamant perd environ la moitié de son poids.
Critères d'évaluation du diamant
Lorsque les diamants sont extraits, seuls 60 % des minéraux conviennent au traitement, ils sont appelés bijoux. Naturellement, le coût des pierres brutes est bien inférieur au prix des diamants (plus du double). Les diamants sont évalués selon le système 4C:
- Carat (poids en carats) - 1 carat équivaut à 0,2 g.
- Couleur (couleur) - les diamants blancs purs ne sont presque jamais trouvés, la plupart des minéraux ont une certaine teinte. Sa valeur dépend en grande partie de la couleur du diamant, la plupart des pierres trouvées dans la nature ont une teinte jaune ou brune, les pierres roses, bleues et vertes se trouvent moins souvent. Les plus rares, les plus beaux et donc les plus chers sont les minéraux de couleurs saturées, on les appelle fantaisie. Les plus rares sont le vert, le violet et le noir.
- La clarté (clarté) est également un indicateur important qui détermine la présence de défauts dans la pierre et affecte considérablement sa valeur.
- Cut (coupe) - l'apparence d'un diamant dépend grandement de la coupe. Réfraction et réflexion de la lumièreune sorte d'éclat "brillant" rend cette pierre si précieuse, et une mauvaise forme ou un mauvais rapport de proportions pendant le traitement peut complètement la ruiner.
Fabrication de diamants artificiels
La technologie Now vous permet de "faire pousser" des diamants, presque impossibles à distinguer des diamants naturels. Il existe plusieurs façons de synthétiser:
- La création de diamants HPHT est la méthode la plus proche des conditions naturelles. Les minéraux sont créés à partir de graphite et de graines de diamant à une température de 1400°C sous une pression de 50 000 atmosphères. Cette méthode vous permet de synthétiser des pierres de qualité gemme.
- Création de diamants CVD (synthèse de film) - la fabrication de pierres dans des conditions de vide à l'aide d'un germe et de gaz méthane et hydrogène. Cette méthode permet de synthétiser les minéraux les plus purs, cependant, ils sont de taille extrêmement petite, ils sont donc principalement utilisés à des fins industrielles.
- La fusion explosive est une méthode qui produit de petits cristaux de diamant en faisant exploser des explosifs puis en les refroidissant.
Comment distinguer un original d'un faux
Parlant de méthodes de détermination de l'authenticité des diamants, il convient de faire la distinction entre la vérification de l'authenticité des diamants et celle des diamants bruts. Une personne inexpérimentée peut confondre un diamant avec du quartz, du cristal, d'autres minéraux transparents et même du verre. Cependant, les propriétés physiques et chimiques exceptionnelles d'un diamant permettent de repérer facilement un faux.
BTout d'abord, il convient de rappeler la dureté. Cette pierre est capable de rayer n'importe quelle surface, mais seul un autre diamant peut y laisser des marques. De plus, la transpiration ne reste pas sur un cristal naturel si vous respirez dessus. Sur une pierre humide, il y aura une marque comme un crayon si vous passez de l'aluminium dessus. Vous pouvez le vérifier avec une radiographie: une pierre naturelle sous rayonnement a une riche couleur verte. Ou regardez le texte à travers: il sera impossible de le distinguer à travers un diamant naturel. Séparément, il convient de noter que le naturel de la pierre peut être vérifié pour la réfraction de la lumière: en ramenant l'original à la source lumineuse, vous ne pouvez voir qu'un point lumineux au centre.
