Dijamant

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Dijamant
Brillanten.jpg
Prelamanje svetlosti na okruglo-brilijantski isečenom dijamantu pokazuje brojne refleksije.
Opšte informacije
Kategorija Mineral
Formula C
Kristalne sisteme Teseralna[1][2]
Identifikacija
Molekulska masa 12,01 gm
Boja Tipično žuta, braon ili siva do bezbojne. Ređe plava, zelena, crna, mutno bela, ružičasta, ljubičasta, narandžasta i crvena.[3]
Kristalni habitus Oktaedarski
Cepljivost 111 (savršena u četiri smera)
Prelom konkidna (ljustasta)
Tvrdoća po Mosu 10[3]
Sjajnost Sjaj (mineralogija)Adamantin[3]
Ogreb bezbojan
Providnost Transparentan do subtransparentnog do translucentnog
Specifična težina 3,52 (+/- 0,01)[3]
Gustina 3,5-3,53
Sjajnost poliranjem Adamantin[3]
Optičke osobine Jednoprelamajući[3]
Indeks prelamanja 2,4175-2,4178
Dvojno prelamanje nema[3]
Pleohroizam nema[3]
Disperzija 0,044[3]
Ultravioletna fluorescencija bezbojni do žućkasti - inertna do jake u dugom talasu, i tipično plava. Slabiji u kratkom talasu.[3]
Apsorpcioni spektri u bledo žutom kamenju tipična je linija 415,5 nm. Obrađeni i prekaljeni dijamanti često pokazuju liniju oko 594 nm kada se ohladi do niskih temperatura.[3]

Dijamant (grč. adams- nepobediv) je bezbojna, kristalna supstanca sa velikim indeksom prelamanja svetlosti. Tvrdoća i sposobnost dijamanta da prelama svetlost posledica su njegove strukture. Struktura dijamanta odgovara sp3 hibridizaciji ugljenika. Dijamant je alotropska modifikacija ugljenika. Ugljenikovi atomi u dijamantu zauzimaju tetraedarsku strukturu, svaki atom ugljenika ima 4 sigma veze. Dijamant je metastabilni alotrop ugljenika, pri čemu su atomi ugljenika aranžirani u varijacije teseralne kristalne strukture zvane dijamantska rešetka. Dijamant je manje stabilan od grafita, ali je brzina konverzije iz dijamanta u grafit zanemarljiva pri standardnim uslovima. Dijamant je poznat kao materijal sa superlativnim fizičkim kvalitetima, većina kojih potiče od jakog kovalentnog vezivanja između njegovih atoma. Konkretno, dijamant ima višu tvrdoću i toplotnu provodnost od bilo kog materijal. Na Mosovoj skali tvrdoće zauzima najviše mesto sa tvrdoćom 10. On je najtvrđi mineral u prirodi.[4][5] Ove osobine određuju glavnu industrijsku primenu dijamanta u alatima za sečenje, brušenje i poliranje drugih mekših materijala, i u naučnim aplikacijama u vidu dijamantskih noževa i dijamantskih nakovnih ćelija. Reč dijamant potiče iz drevne grčke reči ἀδάμας – adámas „nelomljiv“.

Zbog svoje izuzetno krute rešetke, on može da bude kontaminiran sa veoma malim brojem tipova nečistoća, kao što su bor i azot. Mala količina defekata ili nečistoća (oko jedan na milion atoma rešetke) boji dijamant plavo (bor), žuto (azot), smeđe (defekat rešetke), zeleno (izlaganje zračenju), ljubičasto, roze, narandžasto ili crveno. Dijamant takođe ima relativno visoku optičku disperziju (sposobnost disperzije svetlosti različitih boja).

Većina prirodnih dijamanata se formira pri visokoj temperaturi i pritisku na dubinama od 140 to 190 km (87 to 118 mi) u Zemljinom mantlu. Minerali koji sadrže ugljenik pružaju izvor ugljenika, a rast se javlja tokom perioda od 1 milijarde do 3,3 milijardi godina (25% do 75% starosti Zemlje)]. Dijamanti su dovedeni blizu površine Zemlje putem dubokih vulkanskih erupcija magme, koja se hladi u magmatske stene poznate pod imenom kimberliti i lamproiti. Dijamanti se takođe mogu proizvoditi sintetički koristeći HPHT metod, koji približno simulira uslove u Zemaljskom mantlu. Jedna alternativna i sasvim drugačija tehnika rasta je hemijska parna depozicija (CVD). Nekoliko nedijamantskih materijala, među kojima su kubni cirkonijum i silicijum karbid se često nazivaju dijamantnim simulantima, jer oni podsećaju na dijamant po izgledu i mnogim svojstvima. Posebne gemološke tehnike su razvijene da bi se razlikovali prirodni dijamanti, sintetički dijamanti i dijamantni simulanti.

Sečenjem i poliranjem dijamanata dobija se brilijant koji se koristi kao nakit. Poliranje se izvodi dijamantskom prašinom. Mera za težinu dijamanta je karat. Jedan karat = 0,2 grama

Dijamanti se iskopavaju u rudnicima. Najveći svetski proizvođači dijamanata su Rusija, Južnoafrička Republika. Proizvodnja veštačkih dijamanata se izvodi u čeličnom kontejneru - eksplozijom, jer onda u kontejneru vladaju veliki pritisak i temperatura. Veštački dijamanti se koriste u industrijske svrhe. Rusi su razvili tehnologiju da tako proizvedene dijamante boje različitim bojama. Industrijski proizvedeni dijamanti nisu tako krupni kao pojedini primerci koji se mogu naći u prirodi, ali im to i nije namena.

Istorija[uredi]

Ime dijamant je izvedeno iz antičke grčke reči αδάμας (adámas), „pravi“, „nepromjenjivi“, „neraskidivi“, „neobuzdani“, od ἀ- (a-), „ne-“ + δαμάω (damáō), „Ja prevladavam“, „Ja ukroćujem“.[6] Smatra se da su dijamanti privi put prepoznati i iskopavani u Indiji, gde su su znatne aluvijalne naslage kamena mogle naći pre mnogo vekova duž reka Pener, Krišna i Godavari. Dijamanti su bili poznati u Indiji bar 3.000 godina, mada je moguće da se za njih znalo i tokom 6.000 godina.[7]

Dijamanti su cenjeni kao drago kamenje od vremena njihove upotrebe kao verske ikone u drevnoj Indiji. Njihova upotreba u alatima za graviranje takođe datira do rane ljudske istorije.[8][9] Popularnost dijamanata je porasla od 19. veka zbog povećane ponude, poboljšanih tehnika sečenja i poliranja, porasta svetske ekonimije, i inovativnih i uspešnih reklamnih kampanja.[10]

Godine 1772, francuski naučnik Antoan Lavoazje je koristio sočiva da koncentruje sunčeve zrake na dijamant u kiseoničnoj atmosferi, i pokazao je da je jedini produkat sagorevanja bio ugljen-dioksid, čime je dokazao da se dijamant sastoji od ugljenika.[11][12] Kasnije, 1797. godine je engleski hemičar Smitson Tenant ponovio i proširio taj eksperiment,[13] demonstrirajući da sagorevanje dijamanta i grafita dovodi do oslobađanja iste količine gasa, on je uspostavio hemijsku ekvivalenciju tih supstanci.[14]

Najpoznatija upotreba dijamanata u današnje vreme je kao drago kamenje koji se koriste za ukras, vid upotreve koji datira iz antikog doba, i kao industrijski abrazivi za sečenje tvrdih materijala. Disperzija belog svetla u spektralne boje je primarna gemološka karakteristika dijamantskih dragulja. U 20. veku, eksperti u gemologiji su razvili metode gradiranja dijamanata i drugog dragog kamenja na bazi karakteristika koje se najvažnije za njihovu vrednost kao dragulji. Četiri karakteristike, neformalno poznate kao četiri C, su sad u širokoj upotrebi kao osnovni deskriptori dijamanata: to su karat (njegova težina), rez (kvalitet reza se gradira prema proporcijama, simetriji i poliranju), boja (koliko blizu je belom ili bezbojnom izgledu; za luksuzne dijamante koliko je intenzivna nijansa), i jasnoća (u kojoj meri su odsutne inkluzije).[15] Veliki, besprekorni dijamant je poznat kao paragon.

Geologija[uredi]

Formiranje prirodnog dijamanta zahteva vrlo specifične uslove - izlaganje materijala koji sadrže ugljenik visokim pritiscima, koji se kreću između 45 i 60 kilobara (4,5 i 6 GPa), ali i relativno niskom temperaturnom opsegu između približno 900 and 1.300 °C (1.650 and 2.370 °F). Ti uslovi se ostvaruju na dva mesta u Zemlji; u litosfernom mantlu ispod relativno stabilnih kontinentalnih ploča, i na mestima meteorskih udara.[16]

Formiranje[uredi]

Geološke provincije sveta. Ružičaste i narandžaste površine su štitovi i platforme, koji zajedno sačinjavaju kratone.

Uslovi za formiranje dijamanata koji se ostvaruju u litosfernom mantlu se javljaju na znatnoj dubini koja odgovara zahtevima temperature i pritiska. Ove dubine se procenjuju na između 140 and 190 km (87 and 118 mi) mada se ponekad dijamanti kristališu i na dubinama od oko 300 km (190 mi).[17] Brzina kojom se temperature menjaju sa povećanjem dubine u Zemlji znatno variraju u različitim delovima Zemlje. Konkretno, ispod okeanskih ploča temperatura se brže povećava sa dubinom, i izvan opsega potrebnog za formiranje dijamanata na potrebnoj dubini. Odgovarajuća kombinacija temperature i pritiska može se naći samo u debelim, drevnim i stabilnim delovima kontinentalnih ploča, gde postoje regioni litosfere poznati kao „kratoni“. Dugo obitavanje u kratonskoj litosferi omogućava rast kristala dijamanta.[17]

Putem studija odnosa ugljeničnih izotopa (slično metodologiji koja se koristi u ugljeničnom datiranju, izuzev što se koriste stabilni izotopi C-12 i C-13), pokazano je da ugljenik nađen u dijamantima potiče od neorganskih i organskih izvora. Neki dijamanati, poznati kao harzburgitski, su formirani iz neorganskog ugljenika originalno nađenog duboko u Zemljinom mantlu. U kontrastu s tim, Eklogitski dijamanti sadrže organski ugljenik iz organskog detritusa koji je bio potisnut na dole sa površine Zemljine kore putem subdukcije (pogledajte tektoniku ploča) pre transformacije u dijamante. Ova dva različita izvora ugljenika imaju merljivo različite 13C:12C odnose. Dijamanti koji su došli do površine Zemlje su generalno veoma stari, u opsegu od 1 milijarde do 3,3 milijardi godina. To je 22% do 73% starosti Zemlje.[17]

Transport iz mantla[uredi]

Schematic cross section of an underground region 3 km deep and 2 km wide. A red dike stretches across the bottom, and a pipe containing some xenoliths runs from the dike to the surface, varying from red at the bottom to orange-yellow at the top. The pipe's root, at its bottom, is about 1 km long, and its diatreme, above the root, is about 1.5 km long. The pipe's top is a crater, rimmed by a tuff ring and containing washed-back ejecta. The erosion level is almost zero for Orapa, about 1 km for Jagersfontein, and about 1.4 km for Kimberley.
Šematski dijagram vulkanske cevi

Stene sa dijamantima se prenose iz mantla na površinu Zemlje vulkanskim erupcijama dubinskog porekla. Magma takvog vulkana mora da potiče sa dubine na kojoj se mogu formirati dijamanti[17]—150 km (93 mi) ili veće dubine (tri ili vipe puta veća dubina je tipična za magmu većine vulkana). To je relativno retka pojava. Ovi tipično mali površinski vulkanski krateri se protežu na niže u formacijama poznatim kao vulkanske cevi.[17] Te cevi sadrže materijal koji je transportovan ka površini dejstvom vulkana, ali nije bio izbačen pre nego što je vulkanska aktivnost prestala. Tokom erupcije te cevi su otvorene ka površini, što dovodi do otvorene cirkulacije; mnogi ksenoliti površinskih stena, pa čak i drveta i fosila, su nađeni u vulkanskim cevima. Vulkanske cevi koje sadrže dijamante su blisko srodne sa starijim, hladnijim regionima kontinentalne kore (kratonima). To je zato što su kratoni veoma debeli, i njihov litosferni mantl se prostire do dovoljno velike dubine da nastanu stabilni dijamanti. Sve cevi ne sadrže dijamante, a još manje njih sadrži dovoljno dijamanta da bi rudarstvo bilo ekonomski održivo.[17]

Magma u vulkanskim cevima je obično jednog od dva karakteristična tipa, koji se hlade u eruptivne stene poznate i kao kimberlit ili lamproit.[17] Sama ne sadrži dijamante; umesto toga, ona deluje kao lift koji nosi dubinski oblikovane stene (ksenolite), minerale (ksenokraste), i fluide naviše. Te stene su karakteristično bogate magnezijumskim mineralima olivinom, piroksenima, i amfibolima[17] koji su često izmenjeni do serpentina toplotom i fluidima, tokom i nakon erupcije. Pojedini indikatorski minerali se tipično javljaju unutar dijamantsko feroznih kimberlita i prospektori ih koriste kao mineraloške pokazivače. Oni slede indikatorske tragove nazad na vulkansku cev koja možda može da sadrži dijamante. Ti minerali su bogati hromom (Cr) ili titanijumom (Ti), elementima koji daju svetle boje mineralima. Najčešći indikatorski minerali su hromni granati (obično svetlo crveni hromni-pirop, i povremeno zelena ugranditna serija garneta), eklektički garneti, narandžasti titanijum-pirop, crveni visoko hromni spineli, tamni hromit, svetlo zeleni hromijum-diopsid, staklasto zeleni olivin, crni pikroilmenit, i magnetit. Kimberlitne naslage su poznate kao plava zemlja za dublji serpentinizovani deo depozita, ili kao žuta zemlja za materijale bliže površini, kao što je smektitna glina i karbonatna izjedena vremenom i oksidovana porcija.[17]

Nakon što su dijamanti transportovani do površine magmom u vulkanskoj cevi, oni mogu da budu oslobođeni erozijom i distribuirani preko velike površine. Vulkanska cev koja sadrži dijamante je poznata kao primarni izvor dijamanata. Sekundarni izvori dijamanata obuhvataju sve oblasti gde je znatan broj dijamanata nanet erozijom iz njihove kimberlitne ili lamproitne matrice, i akumuliran dejstvom vode i vetra. Time su obuhvaćeni aluvijalni depoziti i depoziti duž postojećih i drevnih obala, gde slobodni dijamanti teže da se nagomilavaju zbog svoje veličine i gustine. Dijamanti su takođe u retkim slučajevima bili pronađeni u naslagama koje su za sobom ostavili glečeri (naročito u Viskonsinu i Indijani); za razliku od aluvijalnih naslaga, glacijalni nanosi su mali i zbog toga nisu održivi komercijalni izvori dijamanta.[17]

Svemirski dijamanti[uredi]

Svi dijamanti na Zemlji ne potiču sa Zemlje. Pronađeno je da primitivni interstelarni meteoriti sadrže ugljenik i da je moguće da je on prisutan u vidu dijamanata.[18] Moguće je da je tip dijamanta koji se naziva karbonado i koji je pronađen u Južnoj Americi i Africi bio deponovan tamo putem asteroidnog impakta (nije formiran usled impakta) pre oko 3 milijarde godina. Ovi dijamanti su formirani u međuzvezdanom okruženju, ali od 2008. godine nije postojao naučni konsenzus o tome kako su karbonado dijamanti nastali.[19][20]

Dijamanti se takođe mogu formirati pod drugim prirodnim uslovima visokog pritiska. Veoma mali dijamanti mikrometarskih i nanometarskih veličina, poznati kao mikrodijamanti ili nanodijamanti respektivno, su nađeni u meteorskim udarnim kraterima. Takvi udarni događaji kreiraju šok zone visokog pritiska i temperature pogodne za formiranje dijamanta. Mikrodijamanti impaktnog tipa se mogu koristiti kao indikatori starih kratera.[16] Krater Popigaj i Rusiji verovatno ima najveći dijamantski depozit na svetu, koje se procenjuje na bilione karata, i formiran je asteroidnim udarom.[21]

Naučni dokazi ukazuju na to da zvezde beli patuljci imaju srž od kristalizovanih ugljeničnih i keseoničnih jezgri. Najveća od njih među do sada pronađenim, BPM 37093, je locirana na udaljenosti od 50 ly (4,7×1014 km) u konstelaciji Kentaur. Izveštaj za novinare Harvard-Smitsonianskog centra za astrofiziku opisuje 2.500 mi (4.000 km)-široko zvezdano jezgro kao dijamant.[22]

Miskoncepcije o formiranju dijamanata kompresovanjem uglja[uredi]

Malo dijamanata je formirano iz visoko komprimiranog uglja. Više od 99% dijamanata ikad iskopanih je formirano u uslovima ekstremne toplote i pritiska na oko 90 mi (140 km) ispod Zemljine površine. Ugalj je formiran iz preistorijskih biljki koje su sahranjene znatno bliže površini i malo je verovatno da će migrirati ispod 2 mi (3,2 km) putem uobičajenih geoloških procesa. Većina datiranih dijamanata je starija od prvih kopnenih biljki i stoga su stariji od uglja. Moguće je da se dijamanti mogu formirati od uglja u subdukcionoj zoni i pri udaru meteoroida, ali su dijamanti koji se na taj način formiraju retki, a izvor ugljenika su pre ugljenične stene i organski ugljenični sedimenti, nego ugalj.[23][24]

Zanimljivosti[uredi]

Vlasti u Konakriju, glavnom gradu Gvineje (Afrika) saopštile su 20.07. 2004. godine, da je u njihovoj zemlji nedavno otkriven dijamant vredan nekoliko miliona dolara. Dijamant je pronađen u džungli, blizu graničnog prelaza Obale Slonovače i Liberije. Dijamant dužine deset i širine tri centimetara, prema prvoj proceni stručnjaka nema 100% čistoću. Uočljive su unutrašnje vene, ali one ne umanjuju njegovu lepotu. Srećni 25-godišnji pronalazač ostao je anoniman.

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. „Diamond”. Mindat. Pristupljeno 7. 7. 2009. 
  2. „Diamond”. WebMineral. Pristupljeno 7. 7. 2009. 
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 Gemological Institute of America, GIA Gem Reference Guide. 1995. ISBN 978-0-87311-019-8.
  4. Lide David R., ур. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. 0-8493-0487-3. 
  5. Susan Budavari, ур. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th изд.). Merck Publishing. ISBN 0911910131. 
  6. Liddell, H.G.; Scott, R. „Adamas”. A Greek-English Lexicon. Perseus Project. 
  7. Hershey, W. (1940). The Book of Diamonds. New York: Hearthside Press. стр. 22—28. ISBN 978-1-4179-7715-4. 
  8. Pliny the Elder (2004). Natural History: A Selection. Penguin Books. стр. 371. ISBN 978-0-14-044413-1. 
  9. „Chinese made first use of diamond”. BBC News. 17. 5. 2005. Приступљено 21. 3. 2007. 
  10. Epstein, E.J. (1982). „Have You Ever Tried To Sell a Diamond?”. The Atlantic. Приступљено 5. 5. 2009. 
  11. Lavoisier (1772) "Premier mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (First memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique (History of the Royal Academy of Sciences. With the Memoirs of Mathematics and Physics), part 2, 564-591.
  12. Lavoisier (1772) "Second mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (Second memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, part 2, 591-616.
  13. Smithson Tennant (1797) "On the nature of the diamond," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 87 : 123-127.
  14. Hazen (1999). стр. 7–10.
  15. Hesse (2007). стр. 42.
  16. 16,0 16,1 Carlson, R.W. (2005). The Mantle and Core. Elsevier. стр. 248. ISBN 978-0-08-044848-0. 
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 17,5 17,6 17,7 17,8 17,9 Erlich, E.I.; Dan Hausel, W. (2002). Diamond Deposits. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. стр. 74—94. ISBN 978-0-87335-213-0. 
  18. Lewis, Roy S.; Ming, Tang; Wacker, John F.; Steel, Eric (1987). „Interstellar Diamonds in Meteorites”. Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference. 18: 550. Bibcode:1987LPI....18..550L. 
  19. Garai, J.; Haggerty, S.E.; Rekhi, S.; Chance, M. (2006). „Infrared Absorption Investigations Confirm the Extraterrestrial Origin of Carbonado Diamonds”. Astrophysical Journal. 653 (2): L153—L156. Bibcode:2006ApJ...653L.153G. arXiv:physics/0608014Слободан приступ. doi:10.1086/510451. 
  20. „Diamonds from Outer Space: Geologists Discover Origin of Earth's Mysterious Black Diamonds”. National Science Foundation. 8. 1. 2007. Приступљено 28. 10. 2007. 
  21. Deutsch, Alexander; Masaitis, V.L.; Langenhorst, F.; Grieve, R.A.F. (2000). „Popigai, Siberia—well preserved giant impact structure, national treasury, and world's geological heritage” (PDF). Episodes. 23 (1): 3—12. Приступљено 16. 6. 2008. 
  22. „This Valentine's Day, Give The Woman Who Has Everything The Galaxy's Largest Diamond”. Center for Astrophysics. Приступљено 5. 5. 2009. 
  23. King, Hobart (2012). „How do diamonds form? They don't form from coal!”. Geology and Earth Science News and Information. geology.com. Архивирано из оригинала на датум 30. 10. 2013. Приступљено 29. 6. 2012. 
  24. Pak-Harvey, Amelia (31. 10. 2013). „10 common scientific misconceptions”. The Christian Science Monitor. Приступљено 30. 8. 2017. 

Литература[uredi]

Спољашње везе[uredi]