El diamante es un mineral natural, uno de los más famosos y caros. Hay muchas especulaciones y leyendas a su alrededor, especialmente en lo que respecta a su valor y la detección de falsificaciones. Otro tema de estudio es la relación entre el diamante y el grafito. Muchas personas saben que estos minerales son similares, pero no todos saben exactamente a qué. Y la pregunta de cómo difieren, también, no todos pueden responder. ¿Qué sabemos sobre la estructura de un diamante? ¿O los criterios para juzgar las gemas?
Estructura de diamante
El diamante es uno de los tres minerales que son una modificación cristalina del carbono. Los otros dos son grafito y lonsdaleita, el segundo puede encontrarse en meteoritos o crearse artificialmente. Y si estas piedras son modificaciones hexagonales, entonces el tipo de red cristalina de diamante es un cubo. En este sistema, los átomos de carbono están dispuestos de esta forma: uno en cada vértice y en el centro de la cara, y cuatro en el interior del cubo. Así, resulta quelos átomos están dispuestos en forma de tetraedros, y cada átomo está en el centro de uno de ellos. Las partículas están interconectadas por el enlace más fuerte: covalente, por lo que el diamante tiene una gran dureza.
Propiedades químicas
En términos generales, un diamante es carbono puro, por lo tanto, los cristales de diamante deben ser absolutamente transparentes y transmitir toda la luz visible. Pero no hay nada perfecto en el mundo, lo que significa que este mineral también tiene impurezas. Se cree que el contenido máximo de impurezas en las gemas de diamantes no debe exceder el 5%. La composición de un diamante puede incluir tanto sustancias sólidas como líquidas y gaseosas, las más comunes de ellas:
- nitrógeno;
- boro;
- aluminio;
- silicio;
- calcio;
- magnesio.
Además, la composición puede incluir cuarzo, granates, olivino, otros minerales, óxidos de hierro, agua y otras sustancias. A menudo, estos elementos se encuentran en la composición del mineral en forma de inclusiones minerales mecánicas, pero algunos de ellos pueden reemplazar el carbono en la estructura del diamante; este fenómeno se denomina isomorfismo. En este caso, las inclusiones pueden afectar significativamente las propiedades físicas del mineral, su color, el reflejo de la luz y las inclusiones de nitrógeno le dan propiedades luminiscentes.
Propiedades físicas
La estructura de un diamante determina sus propiedades físicas, se evalúan según cuatro criterios:
- dureza;
- densidad;
- dispersión y refracción de la luz;
- rejilla cristalina.
La dureza de los minerales se estima en la escala de Mohs, su puntuación en este sistema es 10, este es el indicador máximo. El siguiente en la lista es el corindón, su indicador es 9, pero su dureza es 150 veces menor, lo que significa la superioridad absoluta del diamante en este indicador.
Sin embargo, la dureza de un mineral no significa en absoluto su fuerza. El diamante es bastante frágil y se rompe con facilidad si se golpea con un martillo.
La gravedad específica de un diamante (densidad) se determina en el rango de 3,42 a 3,55 g/cm3. Se determina por la relación entre el peso del mineral y el peso del agua del mismo volumen.
Además de dureza, también tiene altos índices de refracción (2.417-2.421) y dispersión (0.0574). Esta combinación de propiedades permite que el diamante sea la piedra de joyería más preciosa e ideal.
Las otras propiedades físicas del mineral también son importantes, como la conductividad térmica (900-2300 W/m·K), también la más alta de todas las sustancias. También se puede notar la capacidad del mineral para no disolverse en ácidos y álcalis, las propiedades del dieléctrico, el bajo coeficiente de fricción del metal en el aire y el alto punto de fusión de 3700-4000 °C a una presión de 11 GPa.
Similitudes y diferencias entre el diamante y el grafito
El carbono es uno de los elementos más comunes en la Tierra, se encuentra en muchas sustancias, especialmente en los organismos vivos. El grafito, como el diamante, está hecho de carbono, pero las estructuras del diamante y el grafito son muy diferentes. El diamante puede convertirse en grafito bajo la influencia de altas temperaturas sin acceso al oxígeno, pero en condiciones normales, es capaz de indefinidamentepermanecen sin cambios, esto se llama metaestabilidad, además, el tipo de red cristalina de diamante es un cubo. Pero el grafito es un mineral en capas, su estructura parece una serie de capas ubicadas en diferentes planos. Estas capas están formadas por hexágonos que forman un sistema similar a un panal. Los enlaces fuertes se forman solo entre estos hexágonos, pero entre las capas son extremadamente débiles, lo que provoca la estratificación del mineral. Además de su baja dureza, el grafito absorbe la luz y tiene un brillo metálico, que también es muy diferente al del diamante.
Estos minerales son el ejemplo más llamativo de alotropía, un fenómeno en el que las sustancias tienen diferentes propiedades físicas, aunque constan del mismo elemento químico.
Origen del diamante
No existe una opinión inequívoca sobre cómo se forman los diamantes en la naturaleza, existen teorías magmáticas, del manto, de meteoritos y otras. Sin embargo, el más común es el magmático. Se cree que los diamantes se forman a una profundidad de unos 200 km bajo una presión de 50 000 atmósferas y luego salen a la superficie junto con el magma durante la formación de los conductos de kimberlita. La edad de los diamantes varía de 100 millones a 2.500 millones de años. También se ha demostrado científicamente que los diamantes se pueden formar cuando un meteorito golpea la superficie de la tierra y también se pueden encontrar en la propia roca del meteorito. Sin embargo, los cristales de este origen son extremadamente pequeños y rara vez son adecuados para su procesamiento.
Depósitos de diamantes
Los primeros depósitos que se hicieronse descubrieron y extrajeron diamantes, ubicados en la India, pero a fines del siglo XIX se agotaron severamente. Sin embargo, fue allí donde se extrajeron las muestras más famosas, grandes y caras. Y en los siglos XVII y XIX se descubrieron yacimientos minerales en Brasil y Sudáfrica. La historia está repleta de leyendas y hechos sobre la fiebre del diamante, que se asocian específicamente con las minas de Sudáfrica. Los últimos yacimientos de diamantes descubiertos se encuentran en Canadá, su desarrollo comenzó recién en la última década del siglo XX.
Las minas de Namibia son especialmente interesantes, aunque la extracción de diamantes allí es un negocio difícil y peligroso. Los depósitos de cristales se concentran bajo una capa de tierra, lo que, aunque complica el trabajo, habla de la alta calidad de los minerales. Los diamantes que han viajado varios cientos de kilómetros hasta la superficie con fricción constante contra otras rocas son cristales de alta calidad y baja calidad que simplemente no podrían resistir ese viaje y, por lo tanto, el 95% de las piedras extraídas son de calidad de gema. También hay pipas de kimberlita conocidas y ricas en minerales en Rusia, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania y otros países.
Procesamiento de diamantes
El procesamiento de diamantes requiere una gran experiencia, conocimientos y habilidades. Antes de comenzar a trabajar, es necesario estudiar a fondo la piedra para luego preservar su peso tanto como sea posible y eliminar las inclusiones. El tipo de corte de diamante más común es redondo, permite que la piedra brille con todos los colores y refleje la luz de la mejor manera posible. Pero este trabajo es también el más difícil:un diamante redondo tiene 57 planos, y al cortarlo, es importante observar las proporciones más precisas. También los tipos populares de corte son: ovalado, lágrima, corazón, marquesa, esmeralda y otros. Hay varias etapas del procesamiento de minerales:
- marcado;
- dividir;
- aserrar;
- redondeo;
- cortar.
Todavía se cree que después del procesamiento, el diamante pierde aproximadamente la mitad de su peso.
Criterios de evaluación de diamantes
Cuando se extraen diamantes, solo el 60% de los minerales son aptos para el procesamiento, se denominan joyas. Naturalmente, el costo de las piedras en bruto es mucho más bajo que el precio de los diamantes (más del doble). Los diamantes se valoran según el sistema 4C:
- Quilates (peso en quilates): 1 quilate equivale a 0,2 g.
- Color (color): los diamantes blancos puros casi nunca se encuentran, la mayoría de los minerales tienen un cierto tono. Su valor depende en gran medida del color del diamante, la mayoría de las piedras que se encuentran en la naturaleza tienen un tinte amarillo o marrón, las piedras rosas, azules y verdes se pueden encontrar con menos frecuencia. Los más raros, hermosos y, por lo tanto, caros son los minerales de colores saturados, se les llama fantasía. Los más raros son el verde, el morado y el negro.
- La claridad (claridad) también es un indicador importante que determina la presencia de defectos en la piedra y afecta significativamente su valor.
- Cut (corte): la apariencia de un diamante depende en gran medida del corte. Refracción y reflexión de la luz.una especie de resplandor "brillante" hace que esta piedra sea tan valiosa, y la forma incorrecta o la relación de proporciones durante el procesamiento pueden arruinarla por completo.
Fabricación de diamantes artificiales
Ahora la tecnología le permite "crecer" diamantes, casi indistinguibles de los naturales. Hay varias formas de sintetizar:
- La creación de diamantes HPHT es el método más cercano a las condiciones naturales. Los minerales se crean a partir de grafito y semilla de diamante a una temperatura de 1400 °C bajo una presión de 50 000 atmósferas. Este método le permite sintetizar piedras con calidad de gema.
- Creación de diamantes CVD (síntesis de película): la fabricación de piedras en condiciones de vacío utilizando una semilla y gases metano e hidrógeno. Este método permite sintetizar los minerales más puros, sin embargo, son de un tamaño extremadamente pequeño, por lo que se utilizan principalmente con fines industriales.
- La fusión explosiva es un método que produce pequeños cristales de diamante al detonar explosivos y luego enfriarlos.
Cómo distinguir un original de uno falso
Hablando de métodos para determinar la autenticidad de los diamantes, vale la pena distinguir entre la verificación de la autenticidad de los diamantes y los diamantes en bruto. Una persona inexperta puede confundir un diamante con cuarzo, cristal, otros minerales transparentes e incluso vidrio. Sin embargo, las excepcionales propiedades físicas y químicas de un diamante facilitan la detección de una falsificación.
BEn primer lugar, vale la pena recordar la dureza. Esta piedra es capaz de rayar cualquier superficie, pero solo otro diamante puede dejar marcas en ella. Además, la transpiración no se queda en un cristal natural si se respira sobre él. En una piedra mojada, quedará una marca como un lápiz si pasas aluminio sobre ella. Puede verificarlo con una radiografía: una piedra natural bajo radiación tiene un color verde intenso. O mire a través del texto: será imposible distinguirlo a través de un diamante natural. Por separado, vale la pena señalar que la naturalidad de la piedra se puede verificar por la refracción de la luz: acercando el original a la fuente de luz, solo se puede ver un punto luminoso en el centro.
