Diament – minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Nazwa pochodzi od stgr.ἀδάμας adamas (dopełniacz ἀδάμαντος adamantos, łac.diamentum) ‛niepokonany, niezniszczalny’ i nawiązuje do jego wyjątkowej twardości. Jest najtwardszą znaną substancją występującą w przyrodzie.
Antoine Lavoisier po raz pierwszy spalił diament pod szklanym kloszem, używając promieni słonecznych skupionych soczewką. Udowodnił w ten sposób, że diament to czysty węgiel.
Są w nim spotykane różne wrostki mineralne reprezentowane przez: oliwin, granat, pirop, pirotyn, ilmenit, rutyl, grafit, diopsyd, spinel oraz wcześniej wykrystalizowane diamenty. Rodzaj tych inkluzji pozwala na precyzyjne określenie miejsca pochodzenia. Rzadko towarzyszą mu inne minerały, najczęściej są to granaty (pirop, grossular bądź almandyn), piryt, oliwin, flogopit, kalcyt i piroksen.
Jego powierzchnię można zarysować tylko przy pomocy innego diamentu, jest względnie kruchy.
Ze względu na cechy zewnętrzne wyróżnia się kilka typów diamentów:
bort – występuje w postaci nieregularnych zrostów ziarnistych, drobnokrystalicznych skupień
ballas – włóknisto-promieniste skupienia kryształów diamentu, występuje zwykle z bortem
lonsdaleit – odmiana diamentu występująca w meteorytach, o sieci regularnej z licznymi defektami
karbonado – zwany też czarnym diamentem, występuje w postaci drobnoziarnistych, porowatych skupień zabarwionych na czarno, szaro lub ciemnozielono, o różnej wielkości (aż do wielkości jaja), przypominających z wyglądu koks (spotykanych przede wszystkim w Bahii w Brazylii).
Diamenty naturalne monokrystaliczne klasyfikuje się na cztery grupy:
typ Ia – stanowi 98% całkowitego wydobycia. Kamienie te zawierają znaczne ilości azotu (około 1%), stanowiącego zanieczyszczenie. Silnie absorbują ultrafiolet, są optycznie przezroczyste dla fal o długości ponad 320nm; przewodnictwo cieplne 900W/(m·K), rezystywność elektryczna > 1016Ω·cm.
typ Ib – stanowi 1% całkowitego wydobycia. Kamienie te zawierają do 0,2% azotu równomiernie rozproszonego w objętości kryształu. Własności optyczne, cieplne i elektryczne jak typ Ia. Do tej grupy należą prawie wszystkie diamenty syntetyczne.
typ IIa – rzadko występuje w przyrodzie. Prawie nie zawiera azotu; przewodnictwo cieplne 2600W/(m·K), rezystywność elektryczna > 1016Ω·cm
typ IIb – zawiera domieszkę boru; błękitna barwa, rezystywność elektryczna >10–1000Ω·cm. Minerały te są półprzewodnikami typu p.
Znane fizyczne lub chemiczne sposoby otrzymywania
W temperaturze 2000 do 3000 K i pod ciśnieniem między 10 a 50 GPametan rozpada się tworząc pył diamentowy. Ma to znaczenie dla przewidywań dotyczących formowania się diamentów w lodowych olbrzymach.
złoża pierwotne – znajdujące się w miejscu, gdzie powstały
złoża kimberlitowe – mają wielkie znaczenie przemysłowo-gospodarcze (np. południowa Afryka, niektóre złoża w Brazylii).
złoża perydotytowe – rzadko spotykane, mają małe znaczenie gospodarcze (np. w Sajanach).
złoża wtórne – okruchowe, przeniesione w inne okolice
złoża aluwialne – tworzą się przy podchodzeniu ku powierzchni utworów diamentonośnych na skutek ich wietrzenia i odłączenia się części lekkich i rozpuszczalnych (np. Indie, Brazylia).
złoża deluwialne – są produktem obsunięcia się materiału diamentonośnego posegregowanego dzięki różnicy ciężarów właściwych składników (spotykane w Indiach i Brazylii).
aluwialne złoża diamentonośne – występują w łożyskach i tarasach rzek współczesnych i dawnych (np. Borneo, południowa Afryka, Birma, Kongo, Brazylia).
złoża okruchowe pochodzenia morskiego – spotykane na brzegach mórz i tarasach morskich w postaci wąskich pasów równoległych do wybrzeża (np. Afryka płd-zach).
złoża lodowcowe – znane ze zlepieńców lodowcowych Brazylii i dorzecza Oranje.
złoża pochodzenia eolicznego – znane jedynie z pustyni Namib
złoża mieszane – złoża Konga i Gujany Brytyjskiej (złoża odkryte w 1887 roku nad rzekami; diamenty dorównują brazylijskim; na 1m³ przypada ok. 2 karaty diamentów).
Złoża wtórne były znane wcześniej i mają większe znaczenie pod względem wydobytych i wydobywanych dotąd diamentów.
Diamenty występują również w meteorytach jako lonsdaleit, o którym dawniej sądzono, że jest osobnym minerałem o sieci heksagonalnej.
Indie – złoża wtórne, znane na wiele wieków p.n.e. i będące jedynym źródłem diamentów do początku XVIII wieku. Obszar diamentonośny ciągnie się na Półwyspie Hindustańskim w dolinach rzek: Penner, Kistnach, Gadavary. Średnia wielkość diamentów wynosi 0,6 karata. Są w najwyższym gatunku pod względem czystości, połysku, przezroczystości. Wydobycie bardzo prymitywne. Złoża prawie wyczerpane.
Australia – nad rzekami Gwadir i Darling. Diamenty małe o dużej odporności, mniejszej łupliwości i silnym połysku.
Afryka Południowa – dorzecze Oranje, Vaal – znane od 1867 roku. W 1870 odkryto wielkie złoża pierwotne typu kimberlitowego około Kimberley. Tu w kopalniach znaleziono największe i najbardziej znane diamenty: Cullinan, Excelsior, Petz, Wiktoria, Juliusz Man. W 1927 wydobyto tam 4 708 038 karatów, a ze złóż pierwotnych 2 138 407 karatów diamentów.
Demokratyczna Republika Konga – złoża przeważnie okruchowe, diamenty mają głównie znaczenie przemysłowe; wydajność wynosi 2–3 karatów na 1m³ skały. Dostarczają ok. 65% produkcji światowej.
Brazylia – Minas Gerais, Mato Grosso, Parana – eksploatację złóż zaczęto w 1721r. Złoża aluwialne (przy zboczach i tarasach rzek). Zawartość diamentów wynosi przeciętnie 0,5–1 karata na 1m³ skały. Występuje duża ilość diamentów czarnych (karbonado). Diamentom brazylijskim towarzyszą różne minerały szlachetne i półszlachetne.
Wiek najstarszych diamentów (z Australii) szacuje się na 3 do 4,25 mld lat.
Występowanie poza Ziemią
Przypuszcza się, że pył diamentowy występuje na planetach Uran i Neptun. W 1999 roku eksperymentalnie sprawdzono, że w warunkach tam panujących metan przekształca się w pył diamentowy i węglowodory.
do wyrobu filier (wkładek kalibracyjnych – narzynek), do ciągadeł drutów i włókien sztucznych. Trwałość ciągadeł diamentowych w przypadku ciągnienia niektórych materiałów może być niemal 250 razy większa niż ciągadeł wykonanych z bardzo twardych węglików spiekanych.
do wyrobu twardościomierzy i igieł fonograficznych
w jubilerstwie do wyrobu biżuterii – odpowiednio oszlifowane diamenty noszą nazwę brylantów; praktycznie zawsze szlifowane fasetkowo; cechy kamieni jubilerskich ma 10–20% wydobywanych diamentów
Imitacje diamentów
Pierścionek z oszlifowanymi syntetycznymi węglikami krzemu
Diament, jako jeden z najbardziej cenionych kamieni szlachetnych, był od wieków pożądany, a co za tym idzie próbowano stosować materiały zarówno naturalne, jak i syntetyczne do jego naśladowania.
Jako imitacje najczęściej stosowane są:
cyrkon – łatwy do rozpoznania po znacznie większej gęstości
korund – stosowne bezbarwne odmiany szafirów: leukoszafiry, charakteryzują się większą gęstością od diamentu oraz mniejszym współczynnikiem załamania światła i dyspersji
topaz – odmian bezbarwne, jak i lekko zabarwione, łatwe do rozpoznania po niewielkiej dyspersji i znacznie niższym współczynniku załamania światła. W przeszłości topaz był powszechnie stosowany, nierzadko czerpano z tego niemałe zyski.
spinel – zarówno naturalny, jak i syntetyczny; podobnie jak w przypadku topazu mniejsza dyspersja i współczynnik załamania światła
rutyl – zarówno naturalny, jak i syntetyczny; większa gęstość, większy współczynnik załamania światła, znacznie mniejsza twardość
kwarc, głównie kryształ górski – niski współczynnik załamania światła i dyspersja powodują brak tak zwanego ognia charakterystycznego dla diamentów; znacznie mniejsza twardość i gęstość; stosowany już w starożytności
cyrkonia – syntetyczny dwutlenek cyrkonu – znacznie większa gęstość, mniejszy współczynnik załamania światła, większa dyspersja. Jeden z chętniej stosowanych materiałów na imitacje diamentów ze względu na bardzo niską cenę oraz występowanie w widocznym stopniu tzw. ognia.
YAG – syntetyczny granat itrowo-aluminiowy – większa gęstość, mniejszy współczynnik załamania światła i dyspersja, silny połysk
moissanit – syntetyczna bezbarwna odmiana węgliku krzemu (karborundu) – mniejsza gęstość, znacznie większa dyspersja, duża twardość (ok. 9,25 w skali Mohsa). Obecnie, dzięki ulepszonym metodom wytwarzania, jest coraz częściej stosowany w jubilerstwie.
szkło ołowiowe – prymitywna metoda polegająca na stosowaniu szkła o dużym współczynniku załamania światła (w stosunku do innych gatunków), duża gęstość dochodząca nawet do 6g/cm³, mała twardość (ok. 5 w skali Mohsa), uczucie ciepła przy dotknięciu wynikające ze słabego przewodnictwa cieplnego szkła; materiał bardzo tani
tworzywa sztuczne – cały szereg różnych materiałów – podobnie jak w przypadku szkła stosowane tylko w przypadku najtańszych zastosowań, znikoma twardość (ok. 2 w skali Mohsa), znacznie mniejsza gęstość, mniejsza dyspersja i współczynnik załamania światła, uczucie ciepła przy dotknięciu.
Osobną grupę stanowią syntetyczne diamenty, będące materiałami o takich samych właściwościach mechanicznych, fizycznych i chemicznych co diamenty naturalne. Zastosowanie jest ograniczone ze względu na wysokie koszty wytwarzania i trudności w uzyskiwaniu większych czystych kryształów. Bardzo trudne do odróżnienia od naturalnych. Badania nad syntezą diamentów o znaczeniu jubilerskim prowadzi, między innymi, firma De Beers. Niezależne badania prowadzone są też na terenie Rosji.
Excelsior – 995,2 karata, podzielony na 11 części i oszlifowany
Prezydent – 726,6 karata, brazylijski, podzielony na 29 części i oszlifowany
Jonker – 726 karatów, podzielony na 15 części i oszlifowany
Jubilee – 650,8 karata, po oszlifowaniu 245 karatów
Centenary – 599 karatów znaleziony w kopalni Premier 17 lipca 1986. Szlifowanie trwało niemal 3 lata (szlifierzem był Gabi Tolkowsky). Po oszlifowaniu kamień ma 273,85 karatów.
Imperial (Victoria, Great White, Nizam) – 457 karatów, oszlifowany
Hope – 67,125 karata, po oszlifowaniu 44,4 karata, największy barwny diament – szafirowoniebieski.
27 sierpnia 2007 podano informację o odkryciu największego diamentu na świecie, ważącego dwukrotnie więcej od dotychczasowego rekordzisty (ok. 7 tys. karatów), co okazało się oszustwem.
Najcenniejsze diamenty w Polsce:
wielki czarny diament w złotej puszce św. Stanisława (1504, skarbiec katedry na Wawelu)
bezbarwny diament w koronie monstrancji Jana Kazimierza (1672, skarbiec klasztoru Paulinów na Jasnej Górze) – 10 karatów.
Wartość diamentu zależy od jego czystości, koniunktury na rynku i wielu innych czynników.
↑AmitA.BanerjeeAmitA., DanielD.BernoulliDanielD., HongtiH.ZhangHongtiH., Muk-FungM.F.YuenMuk-FungM.F., JiabinJ.LiuJiabinJ., Ultralarge elastic deformation of nanoscale diamond, „Science”, 360 (6386), 2018, s. 300–302, DOI:10.1126/science.aar4165, PMID:29674589(ang.).
↑MariuszM.BłońskiMariuszM., Elastyczny diament [online], KopalniaWiedzy.pl, 24 kwietnia 2018 [dostęp 2019-06-26].
12L.R.L.R.BenedettiL.R.L.R., J.H.J.H.NguyenJ.H.J.H., W.A.W.A.CaldwellW.A.W.A., H.H.LiuH.H., M.M.KrugerM.M., Dissociation of CH4 at high pressures and temperatures: diamond formation in giant planet interiors?, „Science”, 286, 1999, s. 100–102, DOI:10.1126/science.286.5437.100, ISSN0036-8075, Bibcode:1999Sci...286..100B [dostęp 2021-09-24].
↑MartinaM.MennekenMartinaM., Alexander A.A.A.NemchinAlexander A.A.A., ThorstenT.GeislerThorstenT., Robert T.R.T.PidgeonRobert T.R.T., Simon A.S.A.WildeSimon A.S.A., Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia, „Nature”, 448 (7156), 2007, s. 917–920, DOI:10.1038/nature06083, PMID:17713532(ang.).
