Tanto el diamante como el grafito son formas diferentes del mismo elemento: carbono. El grafito blando que se desmorona y el cristal más duro del mundo tienen la misma fórmula: C. ¿Cómo es esto posible?
Propiedades del diamante y el grafito
Los diamantes se encuentran naturalmente en una forma cristalina bien definida.Es un cristal transparente y casi siempre incoloro, aunque también hay diamantes de color azul, rojo e incluso negro. Tal desviación de color de la regla está asociada con las peculiaridades de las condiciones naturales de formación de cristales y la presencia de impurezas en ellas. Un diamante refinado y pulido adquiere un brillo especial que la gente ha apreciado.
Los diamantes reflejan bien la luz y, al tener una forma compleja, la refractan bien. Esto le da a los presagios el brillo y el desbordamiento del cristal refinado. Es un conductor de calor, pero en relación con la electricidad es un aislante.
El grafito es la antípoda del diamante. Esto no es un cristal, sino una colección de placas delgadas. Es negro con un tinte gris. En apariencia se parece al acero con predominio del hierro fundido.
A pesar de su apariencia de acero, es grasoso al tacto y suave cuando se usa. A la menor presión, se desmorona, lo que atrae a una persona que utiliza el grafito como medio para capturar información en papel.
El grafito, como el diamante, es un buen conductor de calor, pero a diferencia de su contraparte molecular, también conduce bien la electricidad.
Estos diferentes representantes del polimorfismo de carbono molecular se diferencian entre sí solo por una cosa: la estructura de la red molecular. Todo lo demás es solo una consecuencia de lo principal.
En grafito, la red cristalina se organiza según el principio plano. Todos sus átomos están ubicados en un hexágono, que están en el mismo plano. Por lo tanto, los enlaces entre átomos de diferentes hexágonos son muy frágiles, y el grafito en sí está en capas y sus capas están mal conectadas entre sí. Esta estructura de la red cristalina determina su suavidad y utilidad variada, pero el grafito en sí se destruye. Sin embargo, es precisamente esta estructura de la red cristalina la que hace posible, utilizando condiciones especiales y otras sustancias, hacer diamantes a partir de grafito. Los mismos procesos ocurren con este mineral en la naturaleza en condiciones similares.
La celosía de diamantes se basa en el principio de conexiones volumétricas entre todos y todos y todos con todos. Los átomos forman un tetraedro regular. Un átomo en cada tetraedro está rodeado por otros átomos, cada uno de los cuales forma el vértice de otro tetraedro. Resulta que hay muchos más tetraedros en cada pieza de diamante que moléculas que forman estos tetraedros, ya que cada uno de los tetraedros es parte de otro tetraedro. Por esta razón, el diamante es el mineral más indestructible.
El destino del carbono en el grafito y el diamante
El carbono pertenece a los elementos más abundantes de la biosfera y de todo el planeta Tierra. Está presente en varios estados en la atmósfera (dióxido de carbono), en el agua (dióxido de carbono disuelto y otros compuestos) y en la litosfera. Aquí, en el firmamento de la tierra, forma parte de los grandes depósitos de carbón, petróleo, gas natural, turba, etc. Pero en su forma pura, está representado por depósitos de diamante y grafito.
La mayor parte del carbono se concentra en organismos vivos. Cualquier organismo construye su cuerpo a partir del carbono, cuya concentración en los cuerpos vivos excede el contenido de carbono en la materia inanimada. Los organismos muertos se asientan en la superficie de la litosfera o el océano. Allí se descomponen en diferentes condiciones, formando depósitos ricos en carbono.
El origen de los depósitos de grafito y diamante puro es muy controvertido. Existe la opinión de que estos son organismos antiguos que cayeron en condiciones especiales y se mineralizaron como el carbón. También se cree que los diamantes son de origen magmático y el grafito es de origen metamórfico. Esto significa que procesos complejos en las entrañas de la tierra están involucrados en la concentración de diamantes en el planeta, donde ocurre una explosión y combustión espontáneamente en presencia de oxígeno. Como resultado de la interacción de las moléculas de metano y oxígeno, se forman cristales de diamante. Durante los mismos procesos, pero bajo ciertas condiciones, también es posible la aparición de grafito.
Cómo obtener diamantes a partir de grafito
La producción al nivel actual de desarrollo de la química ha sido un problema durante mucho tiempo. Lo que la naturaleza hace en millones de años, el hombre lo puede hacer en mucho más término corto... Lo principal es reproducir las condiciones en las que en la naturaleza una forma de carbono puro pasó a otra, es decir, crear una temperatura alta y una presión muy alta.
Por primera vez, estas condiciones se crearon mediante una explosión. Una explosión es una combustión instantánea a gran presión. Después de recolectar lo que lograron recolectar, resultó que aparecieron pequeños diamantes en el grafito. Esta transformación fragmentada se produce porque la explosión crea una amplia variedad de presión y temperatura. Donde se crearon las condiciones para la transición del grafito al diamante, esto sucedió.
Esta inestabilidad de los procesos hizo que las explosiones no fueran prometedoras para la producción de diamantes a partir de grafito. Esto, sin embargo, no detuvo a los científicos, y continuaron sometiendo el grafito a todo tipo de pruebas con la esperanza de convertirlo en un diamante. Se obtuvo un resultado estable calentando una barra de grafito por pulsos a una temperatura de 2000 ° C, lo que permitió obtener diamantes de tamaños significativos.
Los experimentos con alta presión dieron resultados inesperados: el grafito se convirtió en diamante, pero con una disminución de la presión, pasó a su estado original. No fue posible reducir de manera estable la distancia entre los átomos de carbono con una sola presión. Luego comenzaron a combinar presión y calor. Finalmente, fue posible conocer el rango de combinaciones de temperatura y presión, a las que es posible obtener cristales de diamante. Es cierto que en este caso solo se obtuvo diamante técnico, cuyo uso en joyería fue difícil.
Además de los altos costos para el suministro de energía del proceso de conversión del grafito en diamante, había otro problema: con un aumento en la duración de la exposición a altas temperaturas, comienza la grafitización del diamante. Todas estas sutilezas complican la producción industrial de diamantes. Por esta razón, en la naturaleza, extremadamente destructiva para ella, sigue siendo relevante y rentable.
Para obtener un diamante destinado a la joyería, comenzaron a cultivar cristales usando una semilla. El cristal de diamante terminado se expuso a una temperatura de 1500 ° C, lo que estimuló el crecimiento primero rápido y luego lento. Cuanto más grande era el cristal, más lento crecía. Este efecto hizo de una experiencia interesante solo una experiencia, ya que su producción a escala industrial dejó de ser rentable. La situación no mejoró con el uso de metano como "alimento" para el diamante en crecimiento. A altas presiones y temperaturas, el metano se descompone en carbono e hidrógeno. Este carbono es el "alimento" del diamante.
Aplicación de diamante y grafito
Ambos minerales se utilizan ampliamente en la industria.
Se utilizan diamantes:
- en ingeniería eléctrica;
- instrumentación;
- electrónica de radio;
- en plataformas de perforación
- en joyería.
El grafito se utiliza para:
- producción de crisoles y otros equipos refractarios;
- la fabricación de lubricantes;
- hacer lápices;
- producción de equipos para la industria del carbón eléctrico.
A pesar de la variedad de aplicaciones tanto del grafito como del diamante en diversas industrias, podemos decir con seguridad acerca de los mayores beneficios del grafito. El diamante, debido a la idealidad de su red cristalina, es inerte. Solo se puede utilizar como diamante. La mayoría de los diamantes extraídos en la naturaleza van a las necesidades de la industria de la joyería, ya que el mineral es una de las piedras preciosas más caras, al convertirse en diamante, estimula la circulación del dinero, y esta es su principal propiedad en la economía.
El grafito, extraído de la naturaleza, se convierte no en un valor autosuficiente, sino en un gran trabajador de la producción. Por sus propiedades, se utiliza tanto en su verdadera forma natural, es decir, como grafito, como como medio a partir del cual se pueden obtener nuevas sustancias, por ejemplo, el mismo diamante.
El diamante es la piedra más dura, brillante y codiciada del mundo. ¡Cuánto estatus le da una piedra perfectamente tallada a su dueño, cuántas miradas de admiración, cuántas heroínas de libros, películas y chismes han recibido una avalancha de atención, poniéndose joyas de diamantes!
El diamante es un mineral natural. Cuando se corta, se llama diamante y se utiliza en joyería.
Hay alrededor de una docena de tipos de cortes que presentan la piedra de diferentes formas. Cuantas más facetas tiene un diamante, más complejos y extraños rayos de luz lo atraviesan y le dan más brillo. El diamante original aparece turbio y opaco.
Historia y hechos interesantes
El antiguo filósofo y estadista romano Cayo Plinio el Viejo en su obra "Historia natural" enfatiza la singularidad y el valor del diamante. El precio más alto no solo entre las piedras, sino también entre las cosas humanas, dice, tiene un diamante, por mucho tiempo conocido solo por los reyes, e incluso entonces no por todos.
Sin embargo, hasta el siglo XVI, las piedras casi no podían cortar, molían solo una parte del mineral, convirtiendo la piedra en un octaedro y nada más. Por lo tanto, durante mucho tiempo, no se trató de cómo se ve un diamante y lo hermoso que se ve, sino de lo duradero que era.
El nombre de la gema más famosa proviene de la palabra árabe "almas", la más dura y la griega "adamos", indestructible. Por lo tanto, ahora había nombre desactualizado diamante - "adamas".
Desde el siglo XVI, aparecen las posibilidades técnicas de corte y el valor de los diamantes aumenta drásticamente. Anteriormente, los diamantes se llevaban como talismanes con ellos en el camino; las personas reales los usaban en sus joyas y símbolos de poder.
Cullinan es el diamante más grande
El diamante más grande fue encontrado en 1905, pesaba 3.106 quilates y fue nombrado "Cullinan" en honor al dueño de la mina donde fue extraído. Había grietas en el Cullinan, por lo que era imposible hacer una sola pieza a partir de él. La piedra se dividió en dos partes grandes y varias pequeñas. El trabajo de corte continuó durante siete años y, una vez finalizado, la piedra se presentó a la familia real inglesa.
El diamante más caro se vendió por $ 9 millones en Sotheby's. Además del trabajo incondicional de un joyero, el precio de los diamantes también incluye la complejidad de la producción, que se lleva a cabo en varias etapas.
Los diamantes son las piedras más sangrientas de todas las piedras preciosas. Debido a su popularidad y costo extremadamente alto, han sido blanco de asesinatos y fraudes a lo largo de la historia.
Propiedades físicas y químicas
Celda de cristal
No hay consenso sobre el origen de los diamantes. La versión más común es que el mineral se formó en depósitos de montaña como resultado del enfriamiento de sustancias en el manto de la corteza terrestre.
En la naturaleza, son inclusiones en los grafitos, se pueden encontrar en los colocadores de guijarros costeros de ríos y mar, y se encuentran dentro del rango de enfriamiento de las rocas volcánicas antiguas, donde una vez fluyó la lava. La fórmula química del diamante es carbono puro con pequeñas inclusiones de magnesio y hierro. La celosía de cristal tiene forma de cubo.
La piedra tiene una propiedad interesante: se ilumina en azul cuando se le dirige radiación ultravioleta.
Colores
Los diamantes absolutamente incoloros son raros; en general tienen tonos de color. diferente intensidad... Los profesionales aprecian los colores brillantes con un sorprendente juego de colores y brillo de la piedra.
Diamante rojo - raro. Menos del 1% de todos los diamantes extraídos son de color naranja. La mayoría de ellos tienen diferentes variaciones de tonos amarillos y marrones. Las reglas de clasificación definen un diamante como naranja si el 25-50% está presente en su color. naranja... Estas gemas se extraen en Austria y Sudáfrica, y el costo por quilate alcanza los cuarenta mil dólares. Los diamantes naranjas tienen un efecto refrescante y calmante y estimulan el éxito creativo.
El diamante negro fue creado como resultado de temperaturas ultra altas en el interior de la tierra. Estas piedras tienen una propiedad asombrosa: a diferencia de otros diamantes, no brillan, absorben el color y no lo reflejan debido a la mayor concentración de grafito en su base. En los diamantes negros se valora la uniformidad del color. Tales piedras tienen poderosos poderes mágicos. Dotan al propietario de fuerza y \u200b\u200bpoder, pero también requieren de él una energía igual a la suya.
El diamante rojo es el más raro. La mayoría de los joyeros ni siquiera han encontrado tales piedras, y un número muy limitado de piedras puede recibir el grado de verdadero color rojo. No hay una sola opinión probada de por qué aparecieron en la naturaleza. Se extraen en Australia y en cantidades muy pequeñas en Brasil. Debido a su singularidad excepcional, 1 quilate de un diamante rojo puro puede costar hasta un millón de dólares. La piedra está asociada con el elemento Fuego, con la pasión.
Los diamantes azules obtienen su color de la presencia de boro en su estructura química. Las primeras piedras de este tipo se descubrieron en el siglo XVII en la India, ahora se extraen en Sudáfrica y Australia. La mayoría de las veces, las piedras no tienen colores azules puros, sino tonos con mezclas de verde o gris. Dependiendo del brillo, los colores y el grado de impurezas se dividen en 9 subgrupos.
Según la clasificación profesional de los gemólogos, los diamantes rosas se dividen en cuatro tonos y 5 niveles de intensidad de color. Producido en las minas de India, Brasil y Australia. El diamante rosa más grande tiene 186 quilates.
Propiedades curativas
Los yoguis notan que una energía muy sutil pero poderosa emana del diamante, capaz de afectar tanto al cuerpo físico como a la psique.
La piedra tiene un efecto beneficioso sobre el sistema nervioso: es capaz de combatir las pesadillas, la fatiga, la apatía y las enfermedades de la piel. Puedes sumergirlo en agua potable, insistir y beberlo para favorecer la salud.
Ayurveda habla de las propiedades anti-envejecimiento del diamante. Abre los chakras y se sintoniza con un flujo de energía especial.
Propiedades mágicas
Un diamante hereditario funciona mejor. Acumula memoria ancestral y fortalece su energía. En Oriente, se creía que una piedra nueva comprada o donada debe permanecer en la casa durante siete años antes de que se pueda usar.
Sin embargo, cualquier diamante tiene poderosos poderes curativos y puede mejorar la influencia de otras piedras. Fortalece todos los centros de energía de una persona, duplica el contacto y la sociabilidad. Las propiedades mágicas del diamante interactúan positivamente con el propietario en el caso de su adquisición no violenta, en el caso de los pensamientos pacíficos del propietario. Los diamantes no deben ser usados \u200b\u200bpor personas malvadas y deshonestas para evitar la desgracia.
El diamante es una piedra de dignatarios. Para las personas decididas y de voluntad fuerte, sirve fielmente para gente débil indiferente. Vale la pena llevar diamantes con dignidad y serena confianza en sí mismo, y luego estas piedras nobles se abrirán ante ti en todo su esplendor.
¿Qué aspecto tiene un diamante?
Inicialmente, el mineral aparentemente sin cortar se ve bastante desagradable: una superficie grisácea desigual cubierta de grietas. Y solo después de un procesamiento adecuado, un simple "adoquín" se convierte en una piedra valiosa y comienza a jugar al sol con todo tipo de tonos.
¿En qué se diferencia un diamante de un diamante? En general, nada. Sería un error asumir que un diamante con un brillante son piedras preciosas diferentes o que algunas de ellas tienen un gran valor material. En principio, es una y la misma piedra, solo un diamante es solo una materia prima, y \u200b\u200bun diamante es un espécimen listo para usar. Para la producción de un "rey de piedras" correspondiente a una calidad de gema de 1 quilate, se deben procesar más de doscientas toneladas de cristales, de los cuales solo una cuarta parte de todas las piedras extraídas son adecuadas. En consecuencia, en esta etapa, el valor de un diamante aumenta al menos dos veces. Es bastante fácil determinar su "pureza", basta con colocar el guijarro terminado en un vaso de agua (el verdadero espécimen es indistinguible en el agua).
En la naturaleza, los diamantes se pueden encontrar en casi todos los continentes terrestres, principalmente en placeres o en los llamados "tubos de kimberlita" (contienen el 90% de las reservas naturales mundiales de estos minerales). Los tubos son agujeros en la corteza terrestre formados por una explosión de gases. Lo interesante es el hecho del origen de los diamantes: una vez se encontraron enormes depósitos de estos minerales de cristal fino en meteoritos, así como en los cráteres gigantes formados por ellos.
Aproximadamente el setenta por ciento de los diamantes naturales se utilizan en la fabricación de joyas. Además, estos valiosos minerales se utilizan con fines médicos, científicos y técnicos. Con su ayuda:
- fabricar cuchillos, limas, cortadores, columnas para taladrar, cortadores de vidrio, etc .;
- se fabrican máquinas y círculos para afilar (se usa polvo abrasivo de piedras trituradas);
- producir movimientos de reloj.
También aplican:
- en la industria nuclear;
- para la producción de lentes ópticas;
- en la creación de tecnología de computación cuántica y microelectrónica.
Diamante negro (carbonado)
Este cristal opaco recibió su nombre de origen español por su parecido con el carbón. A diferencia de sus contrapartes, las piedras clásicas incoloras, los diamantes negros se encuentran en las capas superiores de la corteza terrestre. En términos de edad, el diamante negro es el más antiguo del planeta, tiene 4 mil millones de años. En teoría, proviene del espacio.
¿De qué otro color pueden ser los diamantes? - usted pregunta. ¿Qué determina su sombra? Pero de qué. Aproximadamente un 2-4% de diamantes están compuestos por elementos químicos: silicio, calcio, magnesio, nitrógeno, boro, aluminio, que dan a los minerales diferentes colores: amarillentos y ligeramente rojizos, con un tinte azul o con un ligero azulado, con reflejos verdes o rojizos. . Esto se debe al efecto de luminiscencia. La gran mayoría de las piedras procesadas (diamantes) no tienen un pigmento de color. Algunos de los ejemplos de colores más conocidos incluyen el verde de Dresde, el diamante amarillo Tiffani y los Porter-Rods azules.
Diamante artificial
Una de las variedades de un diamante verdaderamente precioso se cultiva artificialmente (sintética). El cultivo de exquisitos especímenes sintéticos se lleva a cabo en condiciones de laboratorio utilizando equipos particularmente precisos y de alta tecnología; pertenecen a productos industriales y de ninguna manera son inferiores a sus contrapartes naturales en la belleza de los rostros brillantes.
Hoy hay 2 formas de crecer diamantes técnicos, de tamaño suficiente para crear joyas con ellos:
- el diamante se cultiva a partir de polvo de diamante en una cápsula colocada en un equipo especial a alta presión y temperatura, convirtiéndose gradualmente en un cristal;
- en la deposición de vapor químico, el diamante artificial se produce dentro de una cámara de vacío que se llena con un gas que contiene carbono; la fuente de energía de microondas destruye las moléculas de gas y los átomos de carbono descienden formando placas de diamante.
Los análogos de los diamantes existieron a principios del siglo XX. Hoy en día existen "imitadores" de una clase superior. Sus principales tipos:
- dióxido de circonio (circonio cúbico);
- carburo de silicio (moissanita);
- circón;
- topacio blanco;
- rutilo sintético;
- zafiro blanco;
- granate de itrio y aluminio;
- diamante de cristal.
El diamante más grande del mundo
El diamante más grande en tamaño (3106 quilates o 621,35 gramos, 100 × 65 × 50 mm) se encontró en 1905 en Sudáfrica. Este espécimen más grande de la historia fue nombrado "Cullinan" en honor al propietario de una mina en África. Su costo aproximado se equiparó posteriormente a dos mil millones de dólares estadounidenses.
¿Cuánto vale un diamante?
También hay varias formas y parámetros para determinar el valor de las piedras. Aún así, me pregunto cuánto es 1 quilate de un diamante. Desde unos pocos hasta cientos de miles de dólares estadounidenses.
Los diamantes tienen un precio de acuerdo con la llamada "Regla de Tavernier": el precio de una piedra \u003d el cuadrado del peso total en quilates multiplicado por el costo de un quilate. Un diamante pulido de dos quilates cuesta tres veces más que el mismo guijarro que pesa un quilate, y el precio de un diamante de tres quilates es 10 veces más caro. Esta regla solo es válida para piedras de hasta 5 quilates.
El más caro de los diamantes más famosos es la Gran Estrella de África de 400 millones de dólares, el fragmento más grande del famoso Cullinan.
Diamante en bruto
Un diamante sin cortar es la materia prima más valiosa y rara para un joyero. En el proceso de creación de un diamante a partir de un diamante, se pierde más de la mitad de la masa de la piedra. Por eso el costo de los diamantes es tan alto. Un diamante, o diamante tallado, es una piedra preciosa única que se obtiene cortando diamantes de la más alta calidad. El corte redondo se aplica con mayor frecuencia a los diamantes, con la ayuda de los cuales se tallan 57 facetas en la piedra (o 17, en pequeños cristales). Le dan a la piedra su brillo único.
¿Cómo se extraen los diamantes?
La extracción de diamantes es una tarea que a veces está plagada de enormes dificultades, ya que suelen ser de las primeras en formar cristales durante la solidificación del manto fundido de la corteza terrestre, a una profundidad de unos doscientos kilómetros, bajo un presión de 5 mil MPa. Los geólogos están seguros de que estas piedras se encuentran en rocas profundas de la Tierra y llevan el nombre científico de "eclogitas". Bajo la influencia de procesos explosivos durante la formación de las tuberías de kimberlita (el 20% de ellas suelen contener diamantes), el mineral se transporta a la superficie de la Tierra, desde donde posteriormente se extrae.
La búsqueda de un solo depósito a veces lleva varios años. Luego de identificar los yacimientos, se inicia el trabajo necesario para preparar el territorio donde se desarrollarán las piedras. Para ello, atraen todo tipo de innovaciones técnicas y los mejores equipos para estos fines e incluso robótica, así como personas con vasta experiencia en este campo.
Los depósitos de diamantes más ricos se encuentran en: Botswana (1º en el mundo por el valor de los hallazgos), Rusia (1º en el mundo por la extracción y pureza de piedras), Canadá, Australia y Sudáfrica.
En Rusia, estos minerales preciosos se extrajeron en la región de Perm, así como en Siberia, en la región de Arkhangelsk, en la frontera entre el territorio de Krasnoyarsk y Yakutia y en Kamchatka (que se encuentra en el magma enfriado del volcán).
Diamante: fórmula
La fórmula química de un diamante es C, ya que se compone principalmente de carbono con diversas impurezas, entre las que destacan el silicio, el aluminio, el boro y el nitrógeno. Un cristal de diamante en estructura se asemeja a un tetraedro, una pirámide regular con 4 planos triangulares y Tiene una celosía de cristal. Cada una de las celosías del mineral tiene forma de cubo, por lo que se denomina cristalina. Cada átomo de C en una estructura de diamante está ubicado en el centro de un cubo, con vértices de 4 átomos vecinos.
La temperatura de fusión de un diamante ya es de 4 mil ºC
Propiedades químicas básicas del diamante:
- se funde a temperaturas de 3700 a 4000 ºC;
- entra en estado gaseoso a una temperatura de 1000 ºC;
- sin oxígeno se convierte en grafito a una temperatura de 2000 ºC.
Las principales propiedades físicas de un diamante:
- la dureza más alta entre los minerales actualmente conocidos;
- alta resistencia a la abrasión y, al mismo tiempo, mayor fragilidad;
- buena conductividad térmica.
Los diamantes más famosos
Entre los diamantes más famosos del mundo, hay cinco importantes.
- El Gran Mogul es el diamante más grande de la India.
- Cullinan es el diamante más grande de la historia de la humanidad.
- "Golden Jubilee" es el más grande de los diamantes que se han cortado.
- Orlov es el diamante más grande del Fondo de Diamantes del Kremlin en Moscú.
- "Koh-i-noor" tiene una historia bastante siniestra: todos sus dueños sufrieron una muerte antinatural o una traición. Considerado invaluable.
Diamante - el mineral más duro, modificación polimórfica cúbica (alotrópica) de carbono (C), estable a alta presión. A presión atmosférica y temperatura ambiente, es metaestable, pero puede existir indefinidamente sin transformarse en grafito, estable en estas condiciones. En vacío o en un gas inerte a temperaturas elevadas, se transforma gradualmente en grafito.
ESTRUCTURA
El sistema de cristal de diamante es cúbico, grupo espacial Fd3m. La celda unitaria de la red de cristal de diamante es un cubo centrado en la cara en el que los átomos de carbono se encuentran en cuatro sectores escalonados. De lo contrario, la estructura de diamante se puede representar como dos celosías cúbicas centradas en las caras, desplazadas entre sí a lo largo de la diagonal principal del cubo en un cuarto de su longitud. La estructura es similar a la del diamante que se encuentra en el silicio, la modificación a baja temperatura del estaño y algunas otras sustancias simples.
Los cristales de diamante siempre contienen varios defectos en la estructura del cristal (puntos, defectos lineales, inclusiones, límites de subgranos, etc.). Tales defectos determinan en gran medida las propiedades físicas de los cristales.
PROPIEDADES
Un diamante puede ser incoloro, transparente al agua o coloreado en varios tonos de amarillo, marrón, rojo, azul, verde, negro, gris.
La distribución del color suele ser desigual, irregular o zonal. Bajo la influencia de los rayos X, los rayos catódicos y ultravioleta, la mayoría de los diamantes comienzan a brillar (luminiscencia) en azul, verde, rosa y otros colores. Se caracteriza por una refracción de luz extremadamente alta. El índice de refracción (2.417 a 2.421) y la fuerte dispersión (0.0574) determinan el brillo brillante y el "juego" multicolor de los diamantes tallados con calidad de gema, llamados brillantes. Alto brillo, de diamante a aceitoso Densidad 3,5 g / cm 3. Según la escala de Mohs, la dureza relativa del diamante es 10 y la dureza absoluta es 1000 veces mayor que la dureza del cuarzo y 150 veces la del corindón. Es el más alto entre todos los materiales naturales y artificiales. Al mismo tiempo, es bastante frágil, se agrieta fácilmente. La fractura es concoidea. No interactúa con ácidos y álcalis en ausencia de oxidantes.
En el aire, el diamante arde a 850 ° C con la formación de CO 2; en vacío a temperaturas superiores a 1.500 ° C se transforma en grafito.
MORFOLOGÍA
La morfología del diamante es muy diversa. Se presenta tanto en forma de monocristales como en forma de intercrecimientos policristalinos ("tablero", "ballas", "carbonado"). Los diamantes de los depósitos de kimberlita tienen solo una forma común de facetas planas: un octaedro. Al mismo tiempo, los diamantes con formas curvas características están muy extendidos en todos los depósitos: rombododecaedroides (cristales similares a un rombododecaedro, pero con bordes redondeados) y cuboides (cristales con forma curva). Los estudios experimentales y el estudio de muestras naturales han demostrado que en la mayoría de los casos aparecen cristales de dodecaedro como resultado de la disolución de los diamantes por un fundido de kimberlita. Los cuboides se forman como resultado del crecimiento fibroso específico de los diamantes a través del mecanismo de crecimiento normal.
Los cristales sintéticos cultivados a altas presiones y temperaturas a menudo tienen caras de cubo y esta es una de sus diferencias características con los cristales naturales. Cuando se cultiva en condiciones metaestables, el diamante cristaliza fácilmente en forma de películas y agregados columnares.
Los tamaños de los cristales varían de microscópicos a muy grandes, la masa del diamante más grande "Cullinan", encontrado en 1905. en Sudáfrica 3106 quilates (0,621 kg).
Se necesitaron varios meses para estudiar el enorme diamante, y en 1908 se dividió en 9 piezas grandes.
Los diamantes que pesan más de 15 quilates son raros, y los diamantes que pesan cientos de quilates son únicos y se consideran rarezas. Estas piedras son muy raras y, a menudo, reciben sus propios nombres, fama mundial y su lugar especial en la historia.
ORIGEN
Aunque en condiciones normales el diamante es metaestable, debido a la estabilidad de su estructura cristalina, puede existir indefinidamente sin transformarse en una modificación estable de carbono - grafito. Los diamantes llevados a la superficie por kimberilitas o lamproitas cristalizan en el manto a una profundidad de 200 km. y más a una presión de más de 4 GPa y una temperatura de 1000 - 1300 ° C. En algunos campos, también hay diamantes más profundos transportados desde la zona de transición o desde el manto inferior. Junto con esto, son transportados a la superficie de la Tierra como resultado de procesos explosivos que acompañan a la formación de tubos de kimberlita, de los cuales entre un 15% y un 20% contienen diamantes.
Los diamantes también se encuentran en complejos metamórficos de presión ultra alta. Se asocian con eclogitas y gneis granate profundamente metamorfoseados. Los diamantes pequeños se encuentran en cantidades significativas en meteoritos. Son de origen pre-solar muy antiguo. También se forman en grandes astroblemas: cráteres de meteoritos gigantes, donde las rocas refundidas contienen cantidades significativas de diamante cristalino fino. Un yacimiento muy conocido de este tipo es el astroblema de Popigai en el norte de Siberia.
Los diamantes son un mineral raro, pero al mismo tiempo bastante extendido. Los depósitos de diamantes industriales se conocen en todos los continentes excepto en la Antártida. Se conocen varios tipos de depósitos de diamantes. Durante varios miles de años, los diamantes se han extraído de depósitos aluviales. Solo a fines del siglo XIX, cuando se descubrió por primera vez la tubería de kimberlita diamantífera, quedó claro que los diamantes no se formaban en los sedimentos de los ríos. Además, se encontraron diamantes en rocas de la corteza en asociaciones de metamorfismo de presión ultra alta, por ejemplo, en el macizo de Kokchetav en Kazajstán.
Tanto los diamantes de impacto como los metamórficos a veces forman depósitos a gran escala, con grandes reservas y altas concentraciones. Pero en este tipo de depósitos, los diamantes son tan pequeños que no tienen valor industrial. Los depósitos comerciales de diamantes están asociados con tubos de kimberlita y lamproita asociados con cratones antiguos. Los principales depósitos de este tipo se conocen en África, Rusia, Australia y Canadá.
SOLICITUD
Los buenos cristales se cortan y se usan en joyería. Aproximadamente el 15% de los diamantes extraídos se consideran de calidad gema, otro 45% se considera casi de calidad gema, es decir, son inferiores a los diamantes de calidad gema en tamaño, color o claridad. Actualmente, la producción total de diamantes en el mundo es de unos 130 millones de quilates por año.
Diamante (del francés brillant - brillante), - un diamante al que, mediante un tratamiento mecánico (corte), se le da una forma especial, talla brillante, que revela al máximo las propiedades ópticas de la piedra como el brillo y la dispersión del color.
Los diamantes y fragmentos muy pequeños, no aptos para el corte, se utilizan como abrasivo para la fabricación de herramientas de diamante necesarias para procesar materiales duros y cortar los propios diamantes. Una variedad criptocristalina de diamante negro o gris oscuro, que forma agregados densos o porosos, se llama Carbonado, tiene una mayor resistencia a la abrasión que los cristales de diamante y, por lo tanto, es especialmente valorado en la industria.
Los cristales pequeños también se cultivan artificialmente en grandes cantidades. Los diamantes sintéticos se obtienen a partir de diversas sustancias que contienen carbono, principalmente del grafito, en especial. dispositivos a 1200-1600 ° C y presiones de 4.5-8.0 GPa en presencia de Fe, Co, Cr, Mn o sus aleaciones. Son adecuados solo para uso técnico.
Diamante (Diamante inglés) - C
CLASIFICACIÓN
| Strunz (octava edición) | 1 / B.02-40 |
| Dana (séptima edición) | 1.3.5.1 |
| Dana (octava edición) | 1.3.6.1 |
| Hola CIM Ref. | 1.24 |
PROPIEDADES FÍSICAS
| Color mineral | incoloro, marrón amarillento que se convierte en amarillo, marrón, negro, azul, verde o rojo, rosa, marrón coñac, azul, lila (muy raro) |
| Color de linea | no |
| Transparencia | transparente, translúcido, opaco |
| Brillar | diamante, negrita |
| Escote | octaedro perfecto |
| Dureza (escala de Mohs) | 10 |
| Rotura | desigual |
| Fuerza | frágil |
| Densidad (medida) | 3,5 - 3,53 g / cm3 |
| Radiactividad (GRapi) | 0 |
| Propiedades termales | Alta conductividad térmica. Frío al tacto, por eso el diamante se llama "hielo" en jerga |
Los amantes de las piedras preciosas están muy interesados \u200b\u200ben el tema de la estructura de un diamante, su descripción y las principales propiedades físicas, mecánicas y químicas. Esta hermosa piedra pertenece a los no metales en su estructura química y tiene una estructura cristalina. En el lenguaje de los químicos, adamant es una forma alotrópica cúbica de carbono. En joyería, esta forma de carbono se considera la más cara de todas las piedras preciosas, y la joyería inflexible es muy cara. Esto se debe al hecho de que el brillo de los cristales de esta sustancia no se puede comparar con ninguna otra cosa. Y además, no empaña ni raya. Es decir, la superficie pulida de los cristales en las joyas siempre es agradable a la vista.
Por paradójico que parezca, el adamante y el grafito tienen la misma estructura. Y estas dos sustancias tan diametralmente opuestas tienen la misma naturaleza. El hecho es que tanto el diamante como el grafito están formados por átomos de carbono. Echemos un vistazo más de cerca a la estructura y propiedades de un diamante.
La estructura de un cristal de diamante tiene la forma de un tetraedro, con átomos de carbono ubicados en el centro. Los vértices de tal tetraedro son los átomos de carbono más estrechamente espaciados. Se obtiene un enlace atómico muy estable en la estructura misma del cristal, y esto explica el aumento de resistencia de la sustancia. Los átomos que forman la celda unitaria están unidos por un enlace covalente. Esta característica explica la alta densidad del diamante.
En general, se puede pensar en un cristal de diamante como una molécula gigante. Recuerde que la masa molar de este cristal es 12. La forma del cristal no está relacionada con el número de facetas de la piedra preciosa. Las facetas de un diamante aparecen cuando se procesa.
En términos de estructura química, el diamante es carbono puro. Pero todavía incluye impurezas. El análisis químico realizado permitió determinar la presencia de una determinada cantidad de otras sustancias. Las impurezas incluyen sustancias como:
- nitrógeno;
- magnesio;
- aluminio;
- silicio.
Y muchos otros elementos químicos de la tabla periódica. Además, muchos de los elementos son inclusiones isomorfas. Pero la gente usa diamantes para algo más que hacer joyas... Este cristal es muy utilizado en tecnología. Y todo ello gracias a sus propiedades únicas y la máxima resistencia.
El video presentado muestra claramente la estructura cristalina de un diamante.
Propiedades físicas del diamante
El diamante es la sustancia más dura que se encuentra en la naturaleza.
Una de las variedades de adamant - el corindón - tiene una estructura similar, pero una dureza menor (la dureza del corindón es 150 veces menor que la del adamant) Cabe mencionar que la dureza de las sustancias está determinada por la escala de Mohs. Según esta clasificación, al diamante se le asigna el índice de dureza más alto: 10.
Por lo tanto, se puede utilizar para procesar metales, incluidos minerales de alta resistencia y duros como berilo, granate, zafiro y otros. La herramienta de diamante es muy resistente a la abrasión. La dureza y densidad del diamante es superior a la del cuarzo y el corindón.
Pero a pesar de su dureza, el diamante tiene una gran fragilidad. E incluso una alta densidad no reduce la probabilidad de que se parta cuando se cae. Después de todo, el carbono cristalino puro, que es un diamante, tiene una estructura de múltiples capas. Y con fuertes impactos en una superficie dura, puede dividirse en aquellos lugares de la estructura donde el enlace entre los átomos es muy débil. Es en los lugares de escisión de los átomos donde se produce una escisión.
Y a pesar de toda la resistencia al desgaste y durabilidad de esta sustancia, debe protegerse para que no caiga sobre una superficie dura. Este tipo de carbono también tiene la conductividad térmica más alta de cualquier sólido. La conductividad térmica del diamante es de 20 a 24 W / cm. También hay que decir que un diamante es un dieléctrico. Esto se debe a las peculiaridades de los enlaces atómicos en el cristal de esta sustancia.
La temperatura de combustión de un diamante en oxígeno es de 800 ° C. Este tipo de carbón arde con una hermosa llama azul. Pero a una temperatura de 2000 ° C y en ausencia de oxígeno, este hermoso mineral se convierte en grafito. El punto de fusión del diamante es 3700-4000 ° C.
La propiedad más básica y valiosa de un diamante es su índice de refracción y su alto grado de dispersión. El brillo de los diamantes depende de estas características y es el sello distintivo de este precioso mineral. El peso de los diamantes se mide en quilates. Además, el peso de un quilate de diamante es de aproximadamente 0,2 gramos. Para determinar este valor, los joyeros cuentan con las tablas e información necesaria.
