Kim cương là một khoáng chất tự nhiên, một trong những loại khoáng chất nổi tiếng và đắt tiền nhất. Có rất nhiều suy đoán và truyền thuyết xung quanh anh ta, đặc biệt là về giá trị của nó và việc phát hiện hàng giả. Một chủ đề riêng để nghiên cứu là mối quan hệ giữa kim cương và than chì. Nhiều người biết rằng những khoáng chất này tương tự nhau, nhưng không phải ai cũng biết chính xác những gì. Và câu hỏi chúng khác nhau như thế nào thì không phải ai cũng trả lời được. Chúng ta biết gì về cấu trúc của một viên kim cương? Hay tiêu chí đánh giá đá quý?
Cấu trúc kim cương
Kim cương là một trong ba khoáng chất là sự biến đổi tinh thể của cacbon. Hai loại còn lại là graphite và lonsdaleite, loại thứ hai có thể được tìm thấy trong các thiên thạch hoặc được tạo ra nhân tạo. Và nếu những viên đá này là những biến thể hình lục giác, thì loại mạng tinh thể kim cương là một khối lập phương. Trong hệ thống này, các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo cách này: một nguyên tử ở mỗi đỉnh và ở trung tâm của mặt, và bốn nguyên tử bên trong khối lập phương. Vì vậy, nó chỉ ra rằngcác nguyên tử được sắp xếp dưới dạng tứ diện, và mỗi nguyên tử nằm ở trung tâm của một trong số chúng. Các hạt liên kết với nhau bằng liên kết mạnh nhất - cộng hóa trị, do đó kim cương có độ cứng cao.
Tính chất hóa học
Nói một cách đại khái, kim cương là cacbon nguyên chất, do đó, tinh thể kim cương phải trong suốt tuyệt đối và truyền được tất cả ánh sáng nhìn thấy. Nhưng trên đời không có gì là hoàn hảo, điều đó có nghĩa là khoáng vật này cũng có tạp chất. Người ta tin rằng hàm lượng tạp chất tối đa trong kim cương đá quý không được vượt quá 5%. Thành phần của một viên kim cương có thể bao gồm cả chất rắn và chất lỏng và chất khí, trong đó phổ biến nhất là:
- nitơ;
- boron;
- nhôm;
- silicon;
- canxi;
- magiê.
Ngoài ra, thành phần có thể bao gồm thạch anh, ngọc hồng lựu, olivin, các khoáng chất khác, oxit sắt, nước và các chất khác. Thường thì những nguyên tố này được tìm thấy trong thành phần của khoáng vật ở dạng bao thể khoáng vật cơ học, nhưng một số trong số chúng có thể thay thế cacbon trong cấu trúc kim cương - hiện tượng này được gọi là hiện tượng đẳng cấu. Trong trường hợp này, tạp chất có thể ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính vật lý của khoáng chất, màu sắc, phản xạ ánh sáng và tạp chất nitơ mang lại cho nó đặc tính phát quang.
Tính chất vật lý
Cấu trúc của một viên kim cương quyết định tính chất vật lý của nó, chúng được đánh giá theo 4 tiêu chí:
- độ cứng;
- mật độ;
- phân tán và khúc xạ ánh sáng;
- mạng tinh thể.
Độ cứng của khoáng chất được ước tính trên thang Mohs, điểm của nó trên hệ thống này là 10, đây là chỉ số tối đa. Vị trí tiếp theo trong danh sách là corundum, chỉ số của nó là 9, nhưng độ cứng của nó kém hơn 150 lần, có nghĩa là kim cương vượt trội tuyệt đối trong chỉ số này.
Tuy nhiên, độ cứng của khoáng chất không có nghĩa là sức mạnh của nó. Kim cương khá giòn và dễ vỡ nếu bị búa đập.
Trọng lượng riêng của một viên kim cương (tỷ trọng) được xác định trong khoảng từ 3,42 đến 3,55 g / cm3. Nó được xác định bằng tỷ số giữa trọng lượng của khoáng chất với trọng lượng của nước có cùng thể tích.
Bên cạnh độ cứng, nó còn có chỉ số khúc xạ cao (2,417-2,421) và độ phân tán (0,0574). Sự kết hợp các đặc tính này cho phép kim cương trở thành loại đá trang sức lý tưởng và quý giá nhất.
Các tính chất vật lý khác của khoáng chất cũng rất quan trọng, chẳng hạn như độ dẫn nhiệt (900-2300 W / m · K), cũng là cao nhất trong tất cả các chất. Bạn cũng có thể lưu ý khả năng của khoáng chất không tan trong axit và kiềm, các đặc tính của chất điện môi, hệ số ma sát thấp đối với kim loại trong không khí và điểm nóng chảy cao 3700-4000 ° C ở áp suất 11 GPa.
Điểm giống và khác nhau giữa kim cương và than chì
Carbon là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái đất, nó được tìm thấy trong nhiều chất, đặc biệt là trong các cơ thể sống. Graphit, giống như kim cương, được tạo thành từ cacbon, nhưng cấu trúc của kim cương và than chì rất khác nhau. Kim cương có thể biến thành than chì dưới tác động của nhiệt độ cao mà không cần tiếp cận với oxy, nhưng ở điều kiện bình thường, nó có khả năng vô hạn.không thay đổi, đây được gọi là tính di căn, ngoài ra, loại mạng tinh thể kim cương là hình lập phương. Nhưng graphite là một khoáng chất phân lớp, cấu trúc của nó trông giống như một chuỗi các lớp nằm trong các mặt phẳng khác nhau. Các lớp này được tạo thành từ các hình lục giác tạo thành một hệ thống giống như tổ ong. Các liên kết mạnh chỉ được hình thành giữa các hình lục giác này, nhưng giữa các lớp chúng cực kỳ yếu, điều này gây ra sự phân lớp của khoáng chất. Ngoài độ cứng thấp, than chì còn hấp thụ ánh sáng và có ánh kim loại, rất khác với kim cương.
Những khoáng chất này là ví dụ nổi bật nhất của hiện tượng dị dưỡng - một hiện tượng trong đó các chất có tính chất vật lý khác nhau, mặc dù chúng bao gồm cùng một nguyên tố hóa học.
Nguồn gốc của kim cương
Không có ý kiến rõ ràng về cách kim cương được hình thành trong tự nhiên, có magma, lớp phủ, thiên thạch và các lý thuyết khác. Tuy nhiên, phổ biến nhất là magma. Người ta tin rằng kim cương được hình thành ở độ sâu khoảng 200 km dưới áp suất 50.000 atm, sau đó được đưa lên bề mặt cùng với magma trong quá trình hình thành các ống kimberlite. Tuổi của kim cương thay đổi từ 100 triệu đến 2,5 tỷ năm. Khoa học cũng đã chứng minh rằng kim cương có thể được hình thành khi một thiên thạch va vào bề mặt trái đất, và cũng được tìm thấy trong chính đá thiên thạch. Tuy nhiên, các tinh thể có nguồn gốc này cực kỳ nhỏ và hiếm khi thích hợp để chế biến.
Nạp kim cương
Những khoản tiền gửi đầu tiênkim cương được phát hiện và khai thác ở Ấn Độ, nhưng vào cuối thế kỷ 19, chúng đã cạn kiệt nghiêm trọng. Tuy nhiên, ở đó những mẫu nổi tiếng, lớn và đắt tiền nhất đã được khai thác. Và trong thế kỷ 17 và 19, các mỏ khoáng sản đã được phát hiện ở Brazil và Nam Phi. Lịch sử có đầy những truyền thuyết và sự thật về cơn sốt kim cương, có liên quan đặc biệt đến các mỏ ở Nam Phi. Các mỏ kim cương được phát hiện cuối cùng là ở Canada, quá trình phát triển của chúng chỉ bắt đầu vào thập kỷ cuối của thế kỷ 20.
Các mỏ ở Namibia đặc biệt thú vị, mặc dù khai thác kim cương ở đó là một ngành kinh doanh khó khăn và nguy hiểm. Sự lắng đọng của các tinh thể được tập trung dưới một lớp đất, mặc dù nó làm phức tạp công việc, nhưng nói lên chất lượng cao của khoáng chất. Những viên kim cương đã di chuyển vài trăm km lên bề mặt với ma sát liên tục với các loại đá khác là những tinh thể cao cấp, chất lượng thấp hơn đơn giản là không thể chịu được một hành trình như vậy, và do đó 95% đá được khai thác là đá quý. Ngoài ra còn có các đường ống kimberlite giàu khoáng chất và nổi tiếng ở Nga, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania và các nước khác.
Gia công kim cương
Gia công kim cương đòi hỏi kinh nghiệm, kiến thức và kỹ năng lớn. Trước khi bắt đầu công việc, cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng viên đá để sau đó giữ được trọng lượng của nó nhiều nhất có thể và loại bỏ tạp chất. Loại hình cắt kim cương phổ biến nhất là hình tròn, nó cho phép viên đá lấp lánh với đủ màu sắc và phản chiếu ánh sáng một cách thuận lợi nhất có thể. Nhưng công việc này cũng khó nhất:một viên kim cương tròn có 57 mặt phẳng, khi cắt phải quan sát tỉ lệ chính xác nhất. Các kiểu cắt cũng phổ biến là: hình bầu dục, hình giọt nước, trái tim, hình marquise, ngọc lục bảo và những loại khác. Có một số công đoạn chế biến khoáng sản:
- đánh dấu;
- tách;
- cưa;
- làm tròn;
- cắt.
Người ta vẫn tin rằng sau khi xử lý, viên kim cương mất đi một nửa trọng lượng.
Tiêu chí đánh giá kim cương
Khi kim cương được khai thác, chỉ có 60% khoáng chất thích hợp để chế biến, chúng được gọi là đồ trang sức. Đương nhiên, giá thành của đá thô thấp hơn nhiều so với giá của kim cương (hơn hai lần). Kim cương được định giá theo hệ thống 4C:
- Carat (trọng lượng carat) - 1 carat bằng 0,2 g.
- Màu (màu sắc) - kim cương trắng tinh khiết hầu như không bao giờ được tìm thấy, hầu hết các khoáng chất đều có độ bóng nhất định. Giá trị của nó phần lớn phụ thuộc vào màu sắc của viên kim cương, hầu hết các loại đá được tìm thấy trong tự nhiên có màu vàng hoặc nâu, những viên đá màu hồng, xanh lam và xanh lục có thể được tìm thấy ít thường xuyên hơn. Loại hiếm nhất, đẹp và đắt tiền nhất là các khoáng chất có màu sắc bão hòa, chúng được gọi là huyền ảo. Những chiếc hiếm nhất có màu xanh lục, tím và đen.
- Độ trong (độ trong) cũng là một chỉ số quan trọng xác định sự hiện diện của các khuyết tật trong đá và ảnh hưởng đáng kể đến giá trị của nó.
- Cắt (cắt) - vẻ ngoài của một viên kim cương phụ thuộc rất nhiều vào vết cắt. Khúc xạ và phản xạ ánh sángmột loại ánh sáng "rực rỡ" làm cho viên đá này trở nên có giá trị, và hình dạng hoặc tỷ lệ sai trong quá trình xử lý có thể làm hỏng hoàn toàn nó.
Sản xuất kim cương nhân tạo
Giờ đây, công nghệ cho phép bạn "trồng" kim cương, gần như không thể phân biệt được với kim cương tự nhiên. Có một số cách để tổng hợp:
- Tạo HPHT-kim cương là phương pháp gần với điều kiện tự nhiên nhất. Khoáng chất được tạo ra từ than chì và kim cương hạt ở nhiệt độ 1400 ° C dưới áp suất 50.000 atm. Phương pháp này cho phép bạn tổng hợp các loại đá có chất lượng đá quý.
- Tạo CVD-kim cương (tổng hợp phim) - sản xuất đá trong điều kiện chân không bằng cách sử dụng hạt giống và khí metan và hydro. Phương pháp này cho phép tổng hợp các khoáng chất tinh khiết nhất, tuy nhiên, chúng có kích thước cực kỳ nhỏ, do đó chúng chủ yếu được sử dụng cho các mục đích công nghiệp.
- Phản ứng tổng hợp bằng chất nổ là một phương pháp tạo ra các tinh thể kim cương nhỏ bằng cách kích nổ chất nổ và sau đó làm nguội chúng.
Cách phân biệt hàng chính hãng với hàng giả
Nói đến phương pháp xác định tính xác thực của kim cương, cần phân biệt giữa việc xác minh tính xác thực của kim cương và kim cương thô. Một người thiếu kinh nghiệm có thể nhầm lẫn kim cương với thạch anh, pha lê, các khoáng chất trong suốt khác, và thậm chí cả thủy tinh. Tuy nhiên, các đặc tính vật lý và hóa học đặc biệt của kim cương khiến bạn dễ dàng phát hiện ra hàng giả.
BTrước hết, nó là giá trị ghi nhớ độ cứng. Viên đá này có thể làm xước bất kỳ bề mặt nào, nhưng chỉ một viên kim cương khác mới có thể để lại dấu vết trên đó. Ngoài ra, mồ hôi sẽ không đọng lại trên tinh thể tự nhiên nếu bạn hít thở trên đó. Trên một hòn đá ướt, sẽ có một vết giống như bút chì nếu bạn dùng nhôm đè lên nó. Bạn có thể kiểm tra bằng tia X: một viên đá tự nhiên dưới bức xạ có màu xanh lục đậm đà. Hoặc nhìn qua nó với dòng chữ: sẽ không thể nhận ra nó qua một viên kim cương tự nhiên. Ngoài ra, cần lưu ý rằng độ tự nhiên của viên đá có thể được kiểm tra về sự khúc xạ ánh sáng: mang bản gốc đến nguồn sáng, bạn chỉ có thể thấy một chấm sáng ở trung tâm.
