Diamant

Extrémně pevný minerál

Diamant je téměř nejtvrdší známý přírodní minerál (nerost)[pozn. 1] a jedna z nejtvrdších látek vůbec (tvrdší jsou např. fullerit, romboedrická modifikace diamantu či nanokrystalická forma diamantu – ADNR).[pozn. 2] Jedná se o krystalickou formu uhlíku C. Tvoří hlavně jednotlivé krystaly oktaedrického, dodekaedrického nebo krychlového vzhledu, typický je vypouklý a vzácně až kulovitý tvar krystalů. Diamanty často tvoří srostlice krystalů. Pro použití ve šperku je nejoblíbenější výbrus nazývaný briliant.

Diamant
Broušené diamanty

Broušené diamanty

Obecné
Kategorie Minerál
Chemický vzorec C
Identifikace
Barva bezbarvý
Vzhled krystalu zaoblené osmistěny
Soustava krychlová
Tvrdost 10
Lesk diamantový
Štěpnost dokonalá podle osmistěnu
Index lomu 2,417 (589,3 nm)
Vryp bílý
Hustota 3,5 g⋅cm−3
Rozpustnost odolný kyselinám
Ostatní velmi vysoká tepelná vodivost
Tento článek je o nejtvrdším známém minerálu. Další významy jsou uvedeny na stránce Diamant (rozcestník).

EtymologieEditovat

Slovo diamant pochází z řeckého ἀδάμας [adámas] znamenající nezničitelný.[5]

VznikEditovat

Podle tradiční teorie vznikají diamanty ve svrchním zemském plášti za vysokých teplot (900-1300 °C) a tlaků (4,5-6 GPa) v ultrabazických vyvřelinách - kimberlitech, lamproitech a komatiitech. Podle izotopového složení uhlíku v diamantech se hovoří o harzburgitických diamantech, původem z pláště, a eklogitických diamantech, které mají podíl uhlíku z organických zdrojů a zřejmě vznikají při hluboké subdukci sedimentů.

Nicméně geneze diamantů není zcela jednoznačná. V posledních letech byly objeveny mikroskopické diamanty v granulitech, které zřejmě vznikly za podstatně nižších tlaků než se předpokládá u diamantů. Dalším nedořešeným problémem je vznik tmavých diamantů carbonado z Jižní Ameriky.

Většina diamantů vzniká v hloubce 150 - 200 km, nalezen byl ale i diamant vzniklý v hloubce 700 km.[6]

Ve vesmíru vznikají diamanty ve vychladlých hvězdách, zatím největší takový byl objeven v bílém trpaslíku v systému PSR J2222-0137.[7]

VlastnostiEditovat

 
Klenotníci někdy dělají kolekce z diamantů stejných barev.
 
Diamant Hope. Jeho tmavě modré zabarvení je způsobeno stopovými příměsemi boru.

Na diamantu bývá vyvinuto rýhování, plochy někdy naleptány a pak jsou matné. Diamant jako jediný drahý kámen se vyskytuje ve všech barevných modifikacích, nejčastěji je však bílý. Bývá šedý, neprůhledný bort, karbonádo, bezbarvý, dokonale štěpný podle osmistěnu {111}. Má tvrdost 10 v Mohsově stupnici, je 4× tvrdší než korund, nejvyšší tvrdost má na plochách štěpného osmistěnu (což umožňuje broušení diamantu diamantovým práškem), hustota 3,52-3,6 g/cm³. Má vysoký index lomu světla - přes 2,4 (ale moissanit má vyšší - 2,65–2,69) a nejvyšší tepelnou vodivost ze všech látek vůbec. Relativní permitivita εr je 5,5. Nevede elektřinu.[8] Diamanty s příměsí určitých nečistot mohou mít vlastnosti polovodičů.

HmotnostEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Hmotnost diamantu.

Hmotnost diamantů se udává v karátech. Metrický karát (Carat) je definován jako 0,2 g a značí se ct.

Diamant o hmotnosti 1 g má tedy 5 karátů. Diamanty v běžně prodávaných špercích mají obvykle hmotnost v setinách, desetinách až jednotkách karátů.

Tato jednotka hmotnosti se historicky vyvinula od hmotnosti semene svatojánského chleba (Rohovník obecný - Ceratonia siliqua - Carob Tree - St. John's Bread). Semena byla tradičně používána v Arábii a Persii jako závaží při určování hmotnosti drahých kamenů. Důvodem je skutečnost, že velikost a hmotnost těchto semen je poměrně uniformní a v uvedené oblasti světa jsou semena běžně dostupná.

BarvaEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Barva diamantů.

Chemicky čistý a strukturálně perfektní diamant je dokonale čirý bez odstínů nebo zabarvení. Barva diamantu může být způsobena chemickou nečistotou nebo strukturálními kazy v krystalové mřížce. Sytost a barva odstínu může zvýšit i snížit cenu diamantu. Například čiré diamanty s odstínem žluté nebo hnědé jsou většinou levnější, zatímco růžové, červené, sytě žluté nebo modré diamanty (jako například diamant Hope) jsou velmi ceněny. Proto se také někdy provádí umělá změna barvy diamantů fyzikálními procesy, jako je ozařování nebo žíhání za vysokého tlaku a teploty. Další úpravou (zlepšením) barvy je bělení diamantů. Všechny úpravy barev diamantů mají za účel zvýšit cenu diamantu. Diamanty s upravenou barvou musí být označeny jako upravené.

ČistotaEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Čistota diamantu.

Čistotou se míní míra vnitřních defektů. Můžou to být třeba krystaly cizího materiálu, nezkrystalizovaný uhlík nebo strukturální nedostatky jako malé praskliny, které mohou způsobovat bělavý nádech diamantu. Pouze asi 20 procent vytěžených diamantů má dostatečnou čistotu na to, aby mohly být užity v klenotnictví. Ostatních 80 procent se využívá průmyslově jako řezné nástroje nebo brusivo.

BrusEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Brus diamantů.

Broušení diamantů je umění i věda o tom jak vytvořit drahokam z hrubého diamantu. Broušení diamantů popisuje způsob jakým byl hrubý kámen vybroušen a vyleštěn do své finální drahokamové podoby. Často je zaměňován brus s tvarem briliantů.

Techniky broušení diamantu jsou zlepšovány stovky let. Jednu z hlavních zásluh na moderním brusu má matematik a drahokamový nadšenec Marcel Tolkowski, který v roce 1919 zdokonalil kruhový briliantový brus tím, že spočítal ideální tvar pro maximální zpětný odraz a disperzi barev světla. Moderní kruhový briliant má nejméně 57 facet (vybroušených plošek).

V současné době se většina menších diamantů brousí v Indii a Rusku, kde je levná lidská práce. Většina operací při broušení menších diamantů je více méně zautomatizována.

Těžba a výrobaEditovat

 
Skalpel s břitem z umělého diamantu

Přírodní diamanty se průmyslově těží ve velkých povrchových lomech, hlubinnou důlní těžbou kimberlitových nebo lamproitových komínů (důl Argyle v severní Austrálii), nebo podmořskou těžbou ze sedimentů.

Lze také vyrobit umělé diamanty, např. krystalizací uhlíku z kovových slitin za velmi vysokých tlaků a teplot. Jejich výroba je poměrně levná a používají se jako průmyslové diamanty pro řezné nástroje a brusivo. Výroba velkých syntetických diamantů poslední dobou potenciálně ohrožuje průmysl přírodních šperkářských diamantů. Konečný efekt obecné dostupnosti syntetických diamantů šperkařské kvality na cenu přírodních diamantů lze těžko předvídat. Přírodní a umělé (syntetické) diamanty lze rozlišit většinou spektroskopickými metodami v dobře vybavené laboratoři. Pomocí epitaxe z molekulárních svazků se za vysokého tlaku a teploty získávají diamanty ve tvaru tenkých destiček. Tyto umělé diamanty jsou velmi drahé a mají použití např. v optice, elektronice a v jiných speciálních zařízeních.

Zpracování diamantůEditovat

Před 15. století se do diamantových šperků používaly pouze surové neopracované drahokamy, lidé ještě tenkrát nevěděli, jak tento nejtvrdší nerost opracovat. Diamanty se začaly poprvé brousit v průběhu 15. století, kdy Belgičan Lodewijck van Bercken objevil způsob, jakým se dá surový diamant opracovat - pouze jiným diamantem. Nejčastěji používaným brusem je v současnosti briliant. Neopracovaný a neleštěný diamant vypadá jako kousek skla.

Vybroušením faset vzniká mistrovské dílo, třpytivý diamant. Typický kulatý briliant má celkem 57 faset neboli plošek: tabulku (velkou fasetu uprostřed), 32 faset na korunce (horní části briliantu) a 24 faset v pavilonu (dolní části briliantu zakončené špičkou). Při broušení ztrácí přes polovinu své původní váhy. Diamanty se v dnešní době zpracovávají především moderními metodami, využívá se například laseru při rozřezávání a tvarování kamene. Pro konečnou fázi úpravy diamantu a jeho vybroušení v nádherný lesklý skvost je ale stále nenahraditelná lidská práce a zručnost.

Certifikace diamantůEditovat

 
Certifikát vydaný gemologickou laboratoří GIA.

Klíčovým ukazatelem přesných parametrů diamantu, a tedy i jeho výsledné hodnoty je certifikát vystavený mezinárodní gemologickou laboratoří. Jedná se o profesionální posudek, který deklaruje přírodní původ, nebo dodatečné technologické úpravy, kterými diamant prošel.

Certifikát dále popisuje veškeré výše popsané vlastnosti diamantu jako je hmotnost, barva a čistota, ale také hodnocení zpracování brusu diamantu nebo stupeň jeho fluorescence. Každý certifikovaný diamant získá během procesu hodnocení své unikátní číslo, které jej pak spojuje s vystavěným certifikátem. Díky digitálním technologiím je zpravidla možné toto číslo ověřit i online na stránkách gemologické laboratoře.

"Pro neodbornou veřejnost je nákup diamantu bez mezinárodního certifikátu velmi nebezpečným krokem, protože celá řada parametrů, ale i technologických úprav lze ověřit jen v laboratorních podmínkách!"

Laboratoře hodnotící diamantyEditovat

Globálně existují stovky laboratoří, které poskytují služby v oboru hodnocení drahých kamenů. Ovšem pouhý fakt, že se společnost těmto službám věnuje, nestačí k tomu, abyste získali kvalitní a celosvětově uznatelný posudek. Důvodem jsou vysoké nepřesnosti ve výsledném hodnocení, které se mohou lišit i o více než 6 stupňů.

Takové gemologické laboratoře většinou úmyslně nadhodnocují své posudky, aby přilákaly nepoctivé obchodníky, kteří pak nabízejí diamanty s uměle navýšenou hodnotou.

Pozor také na tzv. firemní certifikáty! Takto vydaná hodnocení složitě prokazují svou objektivitu, protože nebyly vytvořeny nezávislým odborným institutem, ale samotným prodejcem. Na diamantovém trhu jsou proto neakceptovatelné.

I přesto, že regionální laboratoř dodržuje daná pravidla hodnocení, není považována za mezinárodní, protože je na opačném konci světa neznámá. Takový certifikát pak sice udává relevantní posudek, ale pro kupujícího z jiné země je bezpředmětný.

Mezinárodně uznávané gemologické laboratořeEditovat

Celosvětově uznávané laboratoře hodnotící drahé kameny mají pobočky po celém světě a striktně dodržují definovaná pravidla pro jejich hodnocení. Vzhledem k přísným kritériím se dá výběr mezinárodně uznávaných gemologických laboratoří zúžit na následující výpis:

·      GIA – Gemological Institute of America

·      HRD – Hoge Raad voor Diamant

·      EGL – European Gemological Laboratory

·      IGI – International Gemological Institute

VyužitíEditovat

Nejznámější je využití diamantů ve šperkařství. Aby vynikly jejich optické vlastnosti, jsou vybrušovány do tvaru speciálního mnohostěnu - briliantu. Hmotnost diamantu se vyjadřuje v karátech (ct).

Velmi významné je využití diamantů v průmyslu, kde je spotřeba mnohonásobně vyšší než ve šperkařství. Vyrábějí se z nich řezné, vrtné a brusné nástroje, prášky a pasty. Pro tento účel se využívají diamanty pro šperkařství bezcenné (špatná barva, špatná čistota), diamantový prach a průmyslově vyráběné diamanty. Díky extrémním fyzikálním vlastnostem se diamanty používají také pro řadu speciálních elektronických součástek a v laboratorním výzkumu.

Diamanty mohou poskytovat také informace vědcům, o tom, co se děje v Zemi.[6] Byl například nalezen diamant, který v sobě obsahoval perovskit CaSiO3, minerál, který se za běžných podmínek v hloubce menší než 650 Km stává nestabilním.[6]

NalezištěEditovat

 
Důl Big Hole v Kimberly, vytěžený v letech 1871-1923, stav r.2011
 
Sibiřský důl Udačnaja

Nejstarší naleziště diamantů jsou známa

  • v Indii (oblast Golgonda);
  • v Brazílii (stát Minas Gerais),
  • v Jižní Africe
  • v Rusku: Sibiř
  • V Česku byl nalezen dvakrát (Dlažkovice, Chrášťany). Třetí nález u Starého Města se ukázal jako natavený kousek umělého sklo-keramického materiálu. Krom těchto byly v horninách Českého středohoří objeveny mikrodiamanty o velikosti 5 až 30 mikrometrů.

Současná významná naleziště (řazená podle hodnoty produkce)

  • Botswana,jižní Afrika
  • Lesotho, jižní Afrika, důl Letseng
  • Rusko, Sibiř, (Jakutsko - Republika Sacha)
  • Kanada
  • Jihoafrická republika, důl Jagersfontein Mine
  • Angola
  • Namibie, jižní Afrika
  • Austrálie

Napodobeniny diamantůEditovat

Napodobeniny diamantů jsou minerály jako karbid křemíku (moissanit), bílý topaz nebo kubická zirkónie. Umělé diamanty se pro šperkařské a obchodní účely podle metodiky mezinárodní klenotnické organizace CIBJO (např. The Diamond Book 2006-1) rovněž řadí mezi napodobeniny, i když se fyzikálně a chemicky jedná o diamanty.

Přehled největších surových diamantů (nálezy do roku 2019)Editovat

 
Surový Cullinan (kopie)...
 
... a diamanty z něj vybroušené v roce 1908 v Amsterodamu. Vlevo nahoře Cullinan I, zvaný také (Velká) Hvězda Afriky, o hmotnosti 530,20 karátů. V současné době je součástí britských korunovačních klenotů umístěných v londýnském Toweru.
karáty jméno barva rok místo
3150 Sergio .. 1895 Brazílie Bahía
3106 Cullinan I. bez barvy 1905 Jižní Afrika
1758,7 Sewelô bez barvy 2019 Botswana, Jižní Afrika
1111 Graff Lesedi La Rona bez barvy 2015 Botswana[9]
995,2 Excelsior bez barvy 1893 Jižní Afrika
968,8 Hvězda Sierry Leone bez barvy 1972 Sierra Leone
910 Lesotho Legend bez barvy 2018 Lesotho, Jižní Afrika
890 Incomparable hnědožlutá 2004 Kongo
787,5 Velký Mogul namodralá 1650 Indie
770 Woyie River bez barvy 1945 Sierra Leone
755 Golden Jubilee žlutohnědá 1985 Jihoafická republika
726.6 President Vargas modrobílá 1938 Brazílie
726 Jonker .. 1934 Jihoafrická republika
650,8 Reitz (Jubilee) bez barvy 1895 Jižní Afrika
609,25 Baumgold/Victoria Transvaal žlutá 1922 Jižní Afrika
603 Lesotho Promise bílá 2006 Jižní Afrika Lesotho
601 Lesotho brown hnědá 1967 Jižní Afrika Lesotho
532 Sierra Leone .. 1943 Sierra Leone
455 Darcy Vargas .. 1939 Brazílie
440 Nizám .. 1835 Indie
410 Regent bílá namodralá 1698 Indie
404 Grisogono bílá 2016 Angola
353 Premier Rose bez barva 1977 Jihoafrická republika
342 26. sjezd KSSS žlutá 1981 Rusko, Sibiř
320,6 Alexandr Puškin bez barvy 1989 Rusko, Sibiř
312 Spirit of de Grisogono černá 2007 Střední Afrika
298 Kreator bez barvy 2004 Rusko, Sibiř
287 Tiffany Yellow žlutá 1872 Jižní Afrika Kimberley
273,8 Centenary bez barvy 1986 Jihoafrická republika, Premier Mine
186 Koh-i-Noor bez barvy 1849 Indie již vybroušený

ZajímavostiEditovat

  • Diamant hoří. Právě důkaz o jeho složení a chemii vůbec vedl k experimentům, kdy se diamanty i pálily.[10]
  • Může se roztrhnout až explodovat. Vnitřní tlaky se mohou projevit prasknutím až explozí, zejména po oslabení brusem, například při změně teploty.[10]

PoznámkyEditovat

  1. V roce 2009 byly objeveny další dvě teoreticky předpovězené modifikace uhlíku obdobné diamantu a lonsdaleitu (šesterečné modifikace diamantu).[1][2] V meteoritu Haverö třídy ureilitů byly zjištěny mikrokrystaly (řádově 10 nm) romboedrické modifikace diamantu a tzv. polytypu 21R diamantu. Obě se vyznačují tvrdostí vyšší, než má diamant, což bylo prokázáno leštěním meteoritu pastou obsahující krystaly diamantu.
  2. V roce 2020 byla počítačově studována nově navržená alotropní modifikace zvaná pentadiamant. Je tvořená pravidelnou krystalovou strukturou se symetrií prostorové grupy Fm3m (č. 225), kombinující atomy uhlíku s hybridizací sp2 a sp3, a významně překonává tvrdost diamantu: Její modul pružnosti v tahu je 1691 GPa (diamant podle orientace pouze 1050–1210 GPa) a modul pružnosti ve smyku 1113 GPa (diamant pouze cca 480 GPa). Je předpovězeno polovodičové chování.[3][4]

ReferenceEditovat

  1. FERROIR, Tristan; DUBROVINSKY, Leonid, Ahmed El Goresy, Alexandre Simionovici, Tomoki Nakamura, Philippe Gillet. Carbon polymorphism in shocked meteorites: Evidence for new natural ultrahard phases. Earth and Planetary Science Letters [online]. 15. únor 2010 [cit. 2010-02-04]. Svazek 290, čís. 1-2, s. 150-154. Dostupné online. PDF [1]. ISSN 0012-821X. DOI:10.1016/j.epsl.2009.12.015. (anglicky) 
  2. Popularizační zpráva k předchozí referenci
  3. FUJII, Yasumaru; MARUYAMA, Mina; CUONG, Nguyen Thanh; OKADA, Susumu. Pentadiamond: A Hard Carbon Allotrope of a Pentagonal Network of sp2 and sp3 C Atoms. Physical Review Letters [online]. 30. červen 2020 [cit. 2020-07-01]. Svazek 125, čís. 1: 016001. Dostupné online. ISSN 1079-7114. DOI:10.1103/PhysRevLett.125.016001. (anglicky) 
  4. University of Tsukuba. Researchers building a harder diamond, called pentadiamonds. Phys.Org [online]. 2020-07-01 [cit. 2020-07-01]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. http://phys.org/news/2016-01-scientists-tougher-nature-invincible-material.html - Have scientists really found something tougher than nature's invincible material?
  6. a b c ČERNÝ, Jiří. Raritní diamant obsahuje dosud neviděný minerál z hlubin Země. VTM [online]. 9. března 2018. Dostupné online. ISSN 1213-8991. 
  7. VAŠÍČEK, Petr (Ereb). Astronomové objevili diamant o velikosti zeměkoule. cdr.cz [online]. 27. 6. 2014. Dostupné online. ISSN 1213-2225. 
  8. http://chemistry.about.com/od/geochemistry/f/Is-Diamond-A-Conductor.htm
  9. http://phys.org/news/2015-11-largest-diamond-century-botswana.html - Largest diamond in over century found in Botswana
  10. a b Pozor na vybuchující diamanty, Bejvávalo.cz; původ historického článku: Epocha 1908, autor V. H. Online od 1. prosince 2017.

Externí odkazyEditovat