Mineral berlian asli: struktur, sifat fizikal dan kimia

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Berlian ialah mineral semula jadi, salah satu yang paling terkenal dan mahal. Terdapat banyak spekulasi dan legenda di sekelilingnya, terutamanya mengenai nilainya dan pengesanan palsu. Topik yang berasingan untuk kajian ialah hubungan antara berlian dan grafit. Ramai orang tahu bahawa mineral ini serupa, tetapi tidak semua orang tahu apa sebenarnya. Dan persoalan bagaimana mereka berbeza, juga, tidak semua orang boleh menjawab. Apa yang kita tahu tentang struktur berlian? Atau kriteria untuk menilai permata?

Struktur berlian

Berlian ialah salah satu daripada tiga mineral yang merupakan pengubahsuaian kristal karbon. Dua lagi adalah grafit dan lonsdaleite, yang kedua boleh didapati dalam meteorit atau dicipta secara buatan. Dan jika batu-batu ini adalah pengubahsuaian heksagon, maka jenis kekisi kristal berlian adalah kiub. Dalam sistem ini, atom karbon disusun dengan cara ini: satu pada setiap bucu dan di tengah muka, dan empat di dalam kubus. Oleh itu, ternyata begituatom-atom disusun dalam bentuk tetrahedra, dan setiap atom berada di tengah-tengah salah satu daripadanya. Zarah-zarah tersebut saling berkaitan oleh ikatan terkuat - kovalen, yang disebabkan oleh berlian mempunyai kekerasan yang tinggi.

Sifat kimia

Secara kasarnya, berlian adalah karbon tulen, oleh itu, kristal berlian mestilah benar-benar lutsinar dan menghantar semua cahaya yang boleh dilihat. Tetapi tidak ada yang sempurna di dunia, yang bermaksud bahawa mineral ini juga mempunyai kekotoran. Adalah dipercayai bahawa kandungan maksimum kekotoran dalam berlian permata tidak boleh melebihi 5%. Komposisi berlian boleh termasuk kedua-dua bahan pepejal dan cecair dan gas, yang paling biasa daripada mereka:

• nitrogen;
• boron;
• aluminium;
• silikon;
• kalsium;
• magnesium.

Selain itu, komposisi mungkin termasuk kuarza, garnet, olivin, mineral lain, oksida besi, air dan bahan lain. Selalunya unsur-unsur ini terdapat dalam komposisi mineral dalam bentuk kemasukan mineral mekanikal, tetapi sebahagian daripada mereka boleh menggantikan karbon dalam struktur berlian - fenomena ini dipanggil isomorfisme. Dalam kes ini, rangkuman boleh menjejaskan sifat fizikal mineral dengan ketara, warnanya, pantulan cahaya dan rangkuman nitrogen memberikannya sifat bercahaya.

Sifat fizikal

Struktur berlian menentukan sifat fizikalnya, ia dinilai mengikut empat kriteria:

• kekerasan;
• ketumpatan;
• penyerakan dan pembiasan cahaya;
• kisi kristal.

Kekerasan mineral dianggarkan pada skala Mohs, skornya pada sistem ini ialah 10, ini adalah penunjuk maksimum. Yang seterusnya dalam senarai ialah korundum, penunjuknya ialah 9, tetapi kekerasannya adalah 150 kali ganda kurang, yang bermaksud keunggulan mutlak berlian dalam penunjuk ini.

Namun, kekerasan mineral tidak bermakna kekuatannya sama sekali. Berlian agak rapuh dan mudah pecah jika dipukul dengan tukul.

Graviti tentu berlian (ketumpatan) ditentukan dalam julat dari 3.42 hingga 3.55 g/cm³. Ia ditentukan oleh nisbah berat mineral kepada berat air dengan isipadu yang sama.

Selain kekerasan, ia juga mempunyai indeks biasan yang tinggi (2.417-2.421) dan serakan (0.0574). Gabungan sifat ini membolehkan berlian menjadi batu perhiasan yang paling berharga dan ideal.

Sifat fizikal mineral yang lain juga penting, seperti kekonduksian terma (900-2300 W/m·K), juga yang tertinggi daripada semua bahan. Anda juga boleh perhatikan keupayaan mineral untuk tidak larut dalam asid dan alkali, sifat dielektrik, pekali geseran yang rendah untuk logam di udara dan takat lebur tinggi 3700-4000 °C pada tekanan 11 GPa.

Persamaan dan perbezaan antara berlian dan grafit

Karbon ialah salah satu unsur yang paling biasa di Bumi, ia terdapat dalam banyak bahan, terutamanya dalam organisma hidup. Grafit, seperti berlian, terdiri daripada karbon, tetapi struktur berlian dan grafit sangat berbeza. Berlian boleh bertukar menjadi grafit di bawah pengaruh suhu tinggi tanpa akses kepada oksigen, tetapi dalam keadaan biasa, ia mampu untuk selama-lamanya.kekal tidak berubah, ini dipanggil kestabilan, di samping itu, jenis kekisi kristal berlian adalah kiub. Tetapi grafit adalah mineral berlapis, strukturnya kelihatan seperti satu siri lapisan yang terletak di satah yang berbeza. Lapisan ini terdiri daripada heksagon yang membentuk sistem seperti sarang lebah. Ikatan kuat terbentuk hanya di antara heksagon ini, tetapi di antara lapisan ia sangat lemah, ini menyebabkan lapisan mineral. Selain kekerasannya yang rendah, grafit menyerap cahaya dan mempunyai kilauan logam, yang juga sangat berbeza daripada berlian.

Mineral ini merupakan contoh alotropi yang paling ketara - fenomena di mana bahan mempunyai sifat fizikal yang berbeza, walaupun ia terdiri daripada unsur kimia yang sama.

Asal berlian

Tiada pendapat yang jelas tentang bagaimana berlian terbentuk di alam semula jadi, terdapat teori magmatik, mantel, meteorit dan lain-lain. Walau bagaimanapun, yang paling biasa adalah magmatik. Adalah dipercayai bahawa berlian terbentuk pada kedalaman kira-kira 200 km di bawah tekanan 50,000 atmosfera, dan kemudian dibawa ke permukaan bersama dengan magma semasa pembentukan paip kimberlite. Umur berlian berbeza dari 100 juta hingga 2.5 bilion tahun. Ia juga telah terbukti secara saintifik bahawa berlian boleh terbentuk apabila meteorit mencecah permukaan bumi, dan juga ditemui dalam batu meteorit itu sendiri. Walau bagaimanapun, kristal asal ini sangat kecil dan jarang sesuai untuk diproses.

Deposit berlian

Deposit pertama yangberlian ditemui dan dilombong, terletak di India, tetapi pada akhir abad ke-19 ia telah habis teruk. Walau bagaimanapun, di sanalah sampel yang paling terkenal, besar dan mahal telah dilombong. Dan pada abad ke-17 dan ke-19, deposit mineral ditemui di Brazil dan Afrika Selatan. Sejarah penuh dengan legenda dan fakta tentang tergesa-gesa berlian, yang dikaitkan secara khusus dengan lombong Afrika Selatan. Deposit berlian yang terakhir ditemui adalah di Kanada, pembangunannya hanya bermula pada dekad terakhir abad ke-20.

Lombong Namibia amat menarik, walaupun perlombongan berlian di sana merupakan perniagaan yang sukar dan berbahaya. Deposit kristal tertumpu di bawah lapisan tanah, yang, walaupun ia merumitkan kerja, bercakap tentang kualiti mineral yang tinggi. Berlian yang telah mengembara beberapa ratus kilometer ke permukaan dengan geseran berterusan terhadap batu lain adalah kristal gred tinggi dan berkualiti rendah tidak dapat menahan perjalanan sedemikian, dan oleh itu 95% batu yang dilombong adalah berkualiti permata. Terdapat juga paip kimberlite yang terkenal dan kaya dengan mineral di Rusia, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania dan negara lain.

Pemprosesan berlian

Pemprosesan berlian memerlukan pengalaman, pengetahuan dan kemahiran yang hebat. Sebelum memulakan kerja, perlu mengkaji dengan teliti batu itu untuk mengekalkan beratnya sebanyak mungkin dan menghilangkan kemasukan. Jenis potongan berlian yang paling biasa adalah bulat, ia membolehkan batu itu berkilauan dengan semua warna dan memantulkan cahaya sebaik mungkin. Tetapi kerja ini juga yang paling sukar:berlian bulat mempunyai 57 satah, dan apabila memotongnya, adalah penting untuk memerhatikan perkadaran yang paling tepat. Juga jenis potongan yang popular ialah: bujur, titisan air mata, jantung, marquise, zamrud dan lain-lain. Terdapat beberapa peringkat pemprosesan mineral:

• markup;
• memisahkan;
• menggergaji;
• bulat;
• potong.

Masih dipercayai bahawa selepas pemprosesan, berlian itu kehilangan kira-kira separuh daripada beratnya.

Kriteria penilaian berlian

Apabila berlian dilombong, hanya 60% daripada mineral yang sesuai untuk diproses, ia dipanggil perhiasan. Sememangnya, kos batu kasar jauh lebih rendah daripada harga berlian (lebih daripada dua kali). Berlian dinilai mengikut sistem 4C:

1. Karat (berat karat) - 1 karat bersamaan 0.2 g.
2. Warna (warna) - berlian putih tulen hampir tidak ditemui, kebanyakan mineral mempunyai warna tertentu. Nilainya sebahagian besarnya bergantung pada warna berlian, kebanyakan batu yang terdapat di alam semula jadi mempunyai warna kuning atau coklat, batu merah jambu, biru dan hijau boleh didapati kurang kerap. Yang paling jarang, cantik, dan oleh itu mahal adalah mineral warna tepu, ia dipanggil fantasi. Yang paling jarang ialah hijau, ungu dan hitam.
3. Kejelasan (kejelasan) juga merupakan penunjuk penting yang menentukan kehadiran kecacatan pada batu dan mempengaruhi nilainya dengan ketara.
4. Potong (potongan) - rupa berlian sangat bergantung pada potongan. Pembiasan dan pantulan cahayasejenis pancaran "cemerlang" menjadikan batu ini sangat berharga, dan bentuk atau nisbah perkadaran yang salah semasa pemprosesan boleh merosakkannya sepenuhnya.

Pembuatan berlian tiruan

Kini teknologi membolehkan anda "menumbuhkan" berlian, hampir tidak dapat dibezakan daripada yang semula jadi. Terdapat beberapa cara untuk mensintesis:

1. Penciptaan berlian HPHT ialah kaedah yang paling hampir dengan keadaan semula jadi. Mineral dicipta daripada grafit dan berlian benih pada suhu 1400 ° C di bawah tekanan 50,000 atmosfera. Kaedah ini membolehkan anda mensintesis batu berkualiti permata.
2. Penciptaan berlian CVD (sintesis filem) - pembuatan batu dalam keadaan vakum menggunakan benih dan gas metana dan hidrogen. Kaedah ini memungkinkan untuk mensintesis mineral paling tulen, walau bagaimanapun, ia sangat kecil dalam saiz, oleh itu ia digunakan terutamanya untuk tujuan perindustrian.
3. Penyatuan bahan letupan ialah kaedah yang menghasilkan kristal berlian kecil dengan meletupkan bahan letupan dan kemudian menyejukkannya.

Cara membezakan yang asli daripada yang palsu

Bercakap tentang kaedah untuk menentukan ketulenan berlian, adalah wajar untuk membezakan antara pengesahan ketulenan berlian dan berlian kasar. Orang yang tidak berpengalaman boleh mengelirukan berlian dengan kuarza, kristal, mineral lutsinar lain, dan juga kaca. Walau bagaimanapun, sifat fizikal dan kimia yang luar biasa bagi berlian menjadikannya mudah untuk mengesan yang palsu.

BPertama sekali, ia patut mengingati kekerasan. Batu ini mampu mencalar sebarang permukaan, tetapi hanya berlian lain yang boleh meninggalkan kesan padanya. Selain itu, peluh tidak kekal pada kristal semula jadi jika anda menghirupnya. Pada batu yang basah, akan ada tanda seperti pensil jika anda meletakkan aluminium di atasnya. Anda boleh menyemaknya dengan x-ray: batu semula jadi di bawah sinaran mempunyai warna hijau yang kaya. Atau lihat melalui teks: mustahil untuk melihatnya melalui berlian asli. Secara berasingan, perlu diperhatikan bahawa keaslian batu boleh diperiksa untuk pembiasan cahaya: membawa yang asli kepada sumber cahaya, anda boleh melihat hanya titik bercahaya di tengah.