Zusammensetzung des Diamanten
Was ist ein Diamant?
Der Diamant ist ein seltenes Mineral natürlichen Ursprungs, bestehend aus Kohlenstoff. Jedes Kohlenstoffatom eines Diamanten ist von vier weiteren Kohlenstoffatomen umgeben und durch starke kovalente Bindungen mit ihnen verbunden - die stärkste Art von chemischer Bindung. Diese einfache, gleichmäßige und eng verbundene Anordnung ermöglicht es, eine der haltbarsten und vielseitigsten Substanzen zu erhalten, die wir kennen.
Der Diamant ist der bekannteste natürliche Stoff. Er ist auch chemikalienbeständig und hat die höchste Wärmeleitfähigkeit aller natürlichen Materialien. Diese Eigenschaften ermöglichen es, ihn als Schneidwerkzeug und für andere Anwendungen zu verwenden, bei denen Haltbarkeit erforderlich ist. Der Diamant hat auch besondere optische Eigenschaften, wie einen hohen Brechungsindex, eine große Dispersion und einen adamanten Glanz. Diese Eigenschaften tragen dazu bei, den Diamanten zum beliebtesten Edelstein der Welt zu machen und ermöglichen es, ihn in speziellen Gläsern zu verwenden, bei denen Haltbarkeit und Leistung erforderlich sind.
Da der Diamant aus dem Element Kohlenstoff besteht, glauben viele Menschen, dass er sich aus Kohle gebildet haben muss. Dies wird immer noch in vielen Klassenzimmern gelehrt, aber es ist falsch!
| Chemische Klassifikation | Natürliches Element: Kohlenstoff |
|---|---|
| Farbe | Die meisten Diamanten sind braun oder gelb. Die Schmuckindustrie bevorzugt farblose Diamanten oder solche, deren Farbe so subtil ist, dass sie schwer zu bemerken ist. Diamanten mit lebhaften Farbtönen von Rot, Orange, Grün, Blau, Rosa, Violett, Violett und Gelb sind äußerst selten und werden zu hohen Preisen verkauft. Einige weiße, graue und schwarze Diamanten werden auch geschliffen und als Edelsteine verwendet. Die meisten industriellen Diamanten sind braune, gelbe, graue, grüne und schwarze Kristalle, die nicht die notwendige Farbe und Klarheit haben, um ein schöner Edelstein zu sein. |
| Härte | Ein Diamant ist härter als eine geriffelte Platte. Seine Kratzspur wird als "null" oder "farblos" bezeichnet. |
| Glanz | Adamantin - das höchste Glanzniveau für ein nichtmetallisches Mineral. |
| Durchsichtigkeit | Transparent, transluzent, undurchsichtig. |
| Spaltbarkeit | Perfekte oktaedrische Spaltbarkeit in vier Richtungen |
| Mohs Härte | 10. Der Diamant ist das härteste bekannte Mineral. Die Härte des Diamanten ist jedoch richtungsabhängig. Er ist am härtesten parallel zu seinen oktaedrischen Ebenen und am weichsten parallel zu seinen kubischen Ebenen. |
| Spezifisches Gewicht | 3,4 bis 3,6 |
| Diagnoseeigenschaften | Härte, Wärmeleitfähigkeit, Kristallform, Brechungsindex, spezifisches Gewicht und Dispersion. |
| Kristallsystem | Isometrisch |
| Verwendungen | Edelsteine, industrielle Schleifmittel, Diamantfenster, Lautsprecherdome, Wärmeableiter, Mikrolager mit geringer Reibung, verschleißfeste Teile, Matrizen zur Herstellung von Drähten. |
Woher kommen Diamanten?
Diamanten entstehen nicht an der Oberfläche der Erde. Sie bilden sich bei hohen Temperaturen und Drücken im Erdmantel, etwa 160 km unter der Erdoberfläche.
Die meisten entdeckten Diamanten wurden durch tiefe Vulkanausbrüche an die Erdoberfläche gebracht. Diese Ausbrüche beginnen im Mantel und reißen beim Aufstieg Stücke des Mantelgesteins ab und bringen sie an die Erdoberfläche, ohne sie zu schmelzen. Diese aus dem Mantel stammenden Blöcke werden als Xenolithe bezeichnet. Sie enthalten Diamanten, die sich unter den hohen Temperatur- und Druckbedingungen des Mantels gebildet haben.
Menschen produzieren Diamanten, indem sie das Gestein abbauen, das die Xenolithe enthält, oder indem sie die Böden und Sedimente abbauen, die sich gebildet haben, als die diamanttragenden Gesteine verwitterten.
Es wird angenommen, dass einige Diamanten unter den hohen Temperatur-/Druckbedingungen von Subduktionszonen oder Asteroideneinschlagsstellen entstehen. Einige werden in Meteoriten zur Erde gebracht. Keine kommerzielle Diamantenmine wurde in Lagerstätten mit diesen Ursprüngen betrieben.
Edelstein-Diamanten für Schmuck VS Industriediamanten
Edelstein-Diamanten sind Diamanten, deren Farbe und Klarheit sie für den Schmuck- oder Investitionsbereich bestimmen. Diese Diamanten sind selten und machen nur einen kleinen Teil der weltweiten Diamantenproduktion aus. Edelstein-Diamanten werden für ihre Schönheit und Qualität verkauft.
Natürliche Diamantkristalle haben eine spezifische Dichte, die zwischen etwa 3,4 und 3,6 variiert. Dieser Bereich existiert, weil die meisten Diamanten Verunreinigungen enthalten und Unregelmäßigkeiten in ihrer kristallinen Struktur aufweisen. Edelsteinqualität Diamanten sind die perfektesten Diamanten, mit einem Minimum an Verunreinigungen und Fehlern. Ihre spezifische Dichte liegt sehr nahe bei 3,52.
Der Diamant als Edelstein
Diamanten sind die beliebtesten Edelsteine der Welt. Oft wird mehr Geld für Diamanten ausgegeben als für alle anderen Edelsteine zusammen. Die Beliebtheit des Diamanten ist teilweise auf seine optischen Eigenschaften zurückzuführen, d.h. wie er auf Licht reagiert. Weitere Faktoren sind seine Haltbarkeit, Mode, Individualisierung und das aggressive Marketing der Diamantenproduzenten. Der Diamant ist der Geburtsstein des Monats April.
Diamanten haben einen sehr hellen Glanz - den höchsten nichtmetallischen Glanz - genannt "adamantin". Dieser hohe Glanz verleiht ihnen die Fähigkeit, einen hohen Prozentsatz des Lichts zu reflektieren, das auf ihre Oberfläche trifft. Dies ist eine der Eigenschaften, die Diamant-Edelsteinen ihren "Glanz" verleihen. Darüber hinaus werden, wenn ein Diamant zu einem Edelstein geschliffen wird, die Winkel der Facetten so geplant, dass sie eine maximale Menge an Licht auf seine inneren Oberflächen reflektieren.
Der Diamant hat auch eine große Dispersion. Wenn weißes Licht durch einen Diamanten geht, führt diese hohe Dispersion zur Trennung dieses Lichts in seine verschiedenen Farben. Die Dispersion ist es, die es einem Prisma ermöglicht, weißes Licht in Spektralfarben zu trennen. Diese Dispersionseigenschaft ist es, die Diamanten ihr farbiges "Feuer" verleiht.
Qualität von Diamanten und Edelsteinen
Die Qualität eines zu einem Edelstein geschliffenen Diamanten wird hauptsächlich durch vier Faktoren bestimmt: Farbe, Schliff, Klarheit und Karatgewicht. Eine standardisierte Methode zur Bewertung der Diamantqualität wurde in den 1950er Jahren vom Gemological Institute of America entwickelt und ist als "The 4Cs of Diamond Quality" bekannt.
Farbe: Die meisten Edelsteinqualität Diamanten sind farblos oder leicht gelb, braun oder grau. Die am meisten geschätzten und wertvollsten Diamanten sind diejenigen, die völlig farblos sind. Diese sind diejenigen, die zu den höchsten Preisen verkauft werden. Allerdings gewinnt eine andere Kategorie von Diamant-Edelsteinen an Popularität. Dies sind farbige Diamanten, die in einer Vielzahl von Farbtönen erhältlich sind, einschließlich rot, rosa, gelb, orange, violett, blau, grün und braun.
Der Wert von farbigen Diamanten basiert auf der Intensität, Reinheit und Qualität ihrer Farbe. Diejenigen mit gesättigter und lebendiger Farbe werden als "Fancy Farbige Diamanten" oder "Fancies" bezeichnet. Im Durchschnitt hat nur einer von 10.000 Diamanten eine Farbe, die die Bezeichnung "Fancy" verdient. Diese Seltenheit macht Fancy Farbige Diamanten extrem wertvoll. Einige von ihnen wurden auf Auktionen für mehr als eine Million Dollar pro Karat verkauft. Sie gehören zu den wertvollsten und spektakulärsten Diamanten der Welt.
Klarheit: Der ideale Diamant ist frei von Brüchen und Einschlüssen (Fremdpartikel im Edelstein). Diese beeinträchtigen das Aussehen des Steins und stören den Lichtdurchgang. Wenn sie in großer Zahl, dunkler Farbe, in offensichtlichen Positionen oder Größen vorhanden sind, verschlechtern sie das Aussehen eines geschliffenen Edelsteins erheblich und mindern seinen Wert. Sie können auch die Beständigkeit des Steins verringern.
Schliff: Die Qualität des Designs und der Handwerkskunst, die zum Schleifen eines Diamanten verwendet wurden, bestimmt sein Aussehen. Die Winkel, unter denen die Facetten geschliffen sind, die Proportionen des Designs und die Qualität des Polierens bestimmen sein Aussehen, seinen Glanz, sein Funkeln, sein Muster und sein Feuer. Ideale Steine sind perfekt poliert, um hochreflektierend zu sein und ein Maximum an Feuer auszustrahlen. Entsprechende facettierte Flächen sind gleich groß und von identischer Form. Und die Kanten jeder Facette treffen sich perfekt mit jeder ihrer Nachbarn.
Karat: Diamanten werden pro Karat verkauft (eine Gewichtseinheit gleich 1/5 Gramm oder 1/142 Unze). Kleinere Diamanten kosten in der Regel weniger pro Karat als größere Steine gleicher Qualität. Dies liegt daran, dass sehr kleine Steine sehr häufig und große Steine außergewöhnlich selten sind.
Diamanten als Schleifmittel verwendet
Diamanten sind sehr hart (zehn auf der Mohs-Skala), daher werden sie oft als Schleifmittel verwendet. Die meisten Industriediamanten werden zu diesem Zweck verwendet. Kleine Diamantpartikel werden in Sägeblätter, Bohrer und Schleifscheiben eingearbeitet. Diese Werkzeuge werden dann verwendet, um harte Materialien zu schneiden, zu bohren oder zu schleifen. Sie können auch zu einem feinen Pulver zermahlen und zu einer "Diamantpaste" verarbeitet werden, die für sehr feines Schleifen oder Polieren verwendet wird.
Bereits im 16. Jahrhundert begannen Edelsteinschleifer, kleine Diamantpartikel zum Schneiden und Polieren anderer Diamanten zu verwenden. Diamant ist das einzige Schleifmittel, das diese Arbeit leisten kann. Heute, im 21. Jahrhundert, werden Laser zum Schneiden vieler Diamanten verwendet, aber kleine Diamantpartikel werden immer noch zum Polieren von Diamanten verwendet.
Die weltweite Nachfrage nach Industriediamanten übersteigt bei weitem das Angebot, das durch den Bergbau erzielt werden kann. Ein Mangel an Diamantschleifmitteln begann sich während des Zweiten Weltkriegs abzuzeichnen. In den 1950er Jahren wurden Methoden zur Herstellung synthetischer Diamanten entdeckt. Schnell wurden die Methoden zur Herstellung synthetischer Diamanten so effizient, dass synthetische Diamantschleifmittel zuverlässiger und billiger waren als aus natürlichen Diamanten hergestellte Diamantschleifmittel. Heute werden synthetische Diamantschleifmittel in Hunderten von Fabriken hergestellt und kosten weniger als 1 Dollar pro Karat - und sie sind genauso leistungsfähig wie aus natürlichen Diamanten hergestellte Schleifmittel für industrielle Anwendungen.
Andere Verwendungen von Diamanten
Die meisten Industriediamanten werden als Schleifmittel verwendet. Allerdings finden Diamanten auch in vielen anderen Anwendungen Verwendung.
Diamantfenster werden aus dünnen Diamantmembranen hergestellt. Sie werden verwendet, um die Öffnungen von Lasern, Röntgengeräten und Vakuumkammern abzudecken. Sie sind transparent, sehr langlebig und widerstandsfähig gegen Hitze und Abrieb.
Diamant-Lautsprecherdome verbessern die Leistung von hochwertigen Lautsprechern. Diamant ist ein sehr steifes Material und wenn es in eine dünne Kuppel umgewandelt wird, kann es schnell schwingen, ohne eine Verformung zu erleiden, die die Klangqualität beeinträchtigen würde.
Wärmeableiter sind Materialien, die überschüssige Wärme absorbieren oder übertragen. Diamant hat die höchste Wärmeleitfähigkeit aller Materialien. Es wird verwendet, um Wärme von hitzeempfindlichen Teilen der Hochleistungsmikroelektronik abzuleiten.
Mikrolager mit geringer Reibung sind in kleinen mechanischen Geräten erforderlich. So wie einige Uhren Kugellager in ihren Bewegungen haben, werden Diamanten verwendet, wenn extreme Abriebfestigkeit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich sind.
Es ist möglich, verschleißfeste Teile herzustellen, indem die Oberflächen mit einer dünnen Diamantschicht überzogen werden. Bei diesem Prozess wird Kohlenstoff in einen Dampf umgewandelt, der den Diamanten auf die Oberfläche der verschleißanfälligen Teile ablagert.
Ist der Diamant hart?
Obwohl der Diamant als das härteste natürliche Material der Welt bekannt ist und ihm auf der Mohs-Härteskala eine Härte von 10 zugeschrieben wird, ist diese Information eine übermäßige Vereinfachung. Die Härte von Diamantkristallen variiert je nach ihrer Ausrichtung.
Die Richtung der größten Härte ist parallel zu den oktaedrischen Kristallebenen. Wenn Diamantkristalle geschnitten und zu Edelsteinen poliert werden, ist es sehr schwierig, sie in dieser Richtung mit einer Diamantsäge zu schneiden. Deshalb wird ein Großteil dieser Arbeit heute statt mit einer Diamantsäge oder der traditionellen Praxis des Spaltens durch Laserschneiden ausgeführt.
Facetten, die parallel zur Richtung des oktaedrischen Kristalls geschnitten werden, sind ebenfalls schwer zu polieren, so dass die Schleifer die Richtung wechseln oder riskieren, eine "Eidechsenhaut"-Textur auf der Facette zu hinterlassen.
Die weichste Richtung in einem Diamantkristall ist parallel zu den kubischen Ebenen. Das beste Polieren erfolgt auf Facetten, die parallel zu dieser Richtung sind. Obwohl dies die weichste Richtung in einem Diamanten ist, ist seine Härte mehrere Male größer als die von Korund, dem zweithärtesten Mineral auf der Mohs-Härteskala.
Diamantimitate
Diamantimitate sind Materialien, die wie Diamanten aussehen, aber eine andere chemische Zusammensetzung haben. Diamantimitate können natürliche Materialien wie farblosen Zirkon oder Saphir sein. Meistens handelt es sich jedoch um vom Menschen hergestellte Materialien, wie kubische Zirkonia (ZrO2), Moissanit (SiC), YAG (Yttrium-Aluminium-Granat Y3Al5O12) oder Strontiumtitanat (SrTiO3).
Synthetische Diamanten
Der Diamant ist ein sehr wertvolles Material, und Menschen arbeiten seit Jahrhunderten daran, sie in Laboren und Fabriken zu erschaffen. Synthetische Diamanten sind vom Menschen hergestellte Materialien, die die gleiche chemische Zusammensetzung, die gleiche kristalline Struktur, die gleichen optischen Eigenschaften und das gleiche physikalische Verhalten wie natürliche Diamanten haben. Andere Namen für synthetische Diamanten sind: "lab-grown", "lab-created" und "man-made". Diese Namen machen deutlich, dass die Diamanten nicht natürlich in der Erde entstanden sind, sondern vom Menschen erschaffen wurden.
Die erste erfolgreiche kommerzielle Synthese von Diamanten wurde 1954 von Arbeitern bei General Electric durchgeführt. Seitdem haben viele Unternehmen erfolgreich synthetischen Diamanten für industrielle Zwecke hergestellt. Heute ist der größte Teil des verbrauchten Industriediamanten synthetisch, wobei China mit einer Produktion von über 4 Milliarden Karat pro Jahr weltweit führend ist. Die meisten großen Industrienationen sind nun in der Lage, synthetische Diamanten für industrielle Zwecke in Fabriken herzustellen.
In den letzten zehn Jahren haben mehrere Unternehmen eine Technologie entwickelt, die es ihnen ermöglicht, im Labor erstellte Diamanten von Edelsteinqualität in einer Größe von bis zu einigen Karat in verschiedenen Farben, einschließlich farblos, herzustellen. Einige Unternehmen verwenden Hochdruck-Hochtemperatur-Methoden - diese Diamanten werden als HTHP-Diamanten bezeichnet. Andere erstellen Diamanten mit einem chemischen Dampfabscheidungsprozess, den CVD-Diamanten. Diese vom Menschen hergestellten Edelsteine werden in Juweliergeschäften und im Internet zu einem deutlich niedrigeren Preis als natürliche Steine ähnlicher Qualität und Größe verkauft. Sie sehen schön aus und haben einen attraktiven Preis. Synthetische Diamanten müssen mit einem Hinweis verkauft werden, der dem Käufer klar macht, dass sie vom Menschen hergestellt wurden.
Werden Verbraucher synthetische Diamanten akzeptieren?
Synthetische Diamanten sind seit Ende des 20. Jahrhunderts die dominierende Diamantart in industriellen Anwendungen. Die meisten für die Herstellung von Schleifmitteln und Schneidwerkzeugen verwendeten Diamanten sind jetzt synthetisch. Fast alle Diamanten, die zur Herstellung von Fenstern, Lautsprecherkuppeln, Wärmeableitern, Mikrolagern mit geringer Reibung, verschleißfesten Teilen und anderen technologischen Produkten verwendet werden, sind jetzt synthetisch.
Die synthetischen Diamanten, die zu diesen Zwecken verwendet werden, sind viel kostengünstiger als abgebaute Diamanten, haben konstantere Eigenschaften und sind zunehmend in kundenspezifischen Spezifikationen erhältlich. Es gibt kein emotionales Hindernis dafür, dass synthetische Diamanten die abgebauten Diamanten in diesen Anwendungen ersetzen.
In der Schmuckbranche ist die Bereitschaft der Verbraucher, synthetische Diamanten zu akzeptieren, Gegenstand einer erheblichen Debatte. Einige glauben, dass Schmuckkäufer "echte Diamanten" wollen, das heißt "abgebaute Diamanten". Andere glauben, dass synthetische Diamanten bei Menschen, die die mit einigen abgebauten Diamanten verbundenen Menschenrechts- und Umweltprobleme nicht schätzen, bevorzugt werden. Der wahre Motivationsfaktor wird jedoch wahrscheinlich der Preis sein. Derzeit haben viele für den Schmuckhandel bestimmte synthetische Diamanten einen Preisvorteil von 30 bis 40 % gegenüber abgebauten Diamanten. Dies wird wahrscheinlich der größte Anreiz für Verbraucher sein, synthetische Diamanten zu akzeptieren.
Beobachtung und Spekulation.... Wenn Sie fast jeden Einkaufszentrum-Schmuckladen betreten und in die Vitrinen schauen, in denen Rubine, Saphire und Smaragde verkauft werden, werden Sie oft feststellen, dass die meisten der angebotenen Steine synthetisch sind. Eine sehr ungeschulte Person kann sie oft an ihrer leuchtenden Farbe und ihrer hervorragenden Klarheit erkennen. Synthetische Materialien sehen überlegen aus, und ihre Preise sind niedrig im Vergleich zu natürlichen Edelsteinen ähnlicher Größe und scheinbarer Qualität. Die Verbraucher erhalten ein besseres Aussehen zu einem niedrigeren Preis, und die Mehrheit von ihnen akzeptiert diesen Handel am unteren Ende der Preisskala.
Der Kampf um Emotionen und Verkaufsdominanz auf dem Markt für preiswerte Rubine, Saphire und Smaragde wurde von den Synthetikern bereits vor Jahrzehnten gewonnen. Im nächsten Jahrzehnt könnte sich auch der Diamantenmarkt zugunsten synthetischer Produkte entwickeln. Dies ist bereits der Fall, da synthetische Diamanten einen sehr sichtbaren Platz auf dem Markt einnehmen. Der Preis für synthetische Diamanten wird wahrscheinlich sinken, da immer mehr Maschinen zur Herstellung in Betrieb genommen werden, effizienter werden und der Wettbewerb zwischen den Herstellern zunimmt. Schließlich wird der Preisunterschied zwischen natürlichen und synthetischen Diamanten größer sein, als viele Kunden ignorieren können, und sie werden Synthetik kaufen. Wenn die nächste weltklasse Werbekampagne synthetische Diamanten bewirbt, könnte eine enorme Veränderung in der Verbrauchernachfrage eintreten.
Diese weltklasse Werbekampagne könnte die von Lightbox sein, die "weiße" und farbige Diamanten zum unglaublichen Preis von 800 Dollar pro Karat anbietet.
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