Diamant

Fyzikálne vlastnosti

Diamant je priehľadný kryštál čistého uhlíka. Výnimočné fyzikálne vlastnosti diamantu umožňujú jeho použitie na rôzne účely. Najdôležitejšie z týchto vlastností sú mimoriadna tvrdosť a vysoká disperzia svetla. Tieto dve vlastnosti sú základom väčšiny moderných použití diamantu.

Mechanické vlastnosti

Kryštálová štruktúra: Diamanty kryštalizujú v kubickej kryštalickej mriežke a obsahujú atómové väzby v tvare štvorstenu. Minerál lonsdaleit sa niekedy označuje ako hexagonálny diamant. V skutočnosti nemá s pravým diamantom okrem toho, že je to alotropická modifikácia uhlíku, nič spoločné. V klenotníctve sa lonsdaleit nepoužíva. Usporiadanie atómov do štvorstenu je príčinou mnohých vlastností diamantu. Je to spôsobené tým, že každý atóm uhlíka ma štyri susedné atómy. Teda práve toľko koľko má elektrónov schopných vytvárať väzby. Plne nasýtené kovalentné väzby sú teda príčinou vlastnosti diamantu. Tuha (grafit) má na rozdiel od diamantu atómy uhlíka usporiadané do hexagonálnej mriežky, čo spôsobuje veľký rozdiel vo fyzikálnych vlastnostiach. Grafit je veľmi mäkký, tmavosivý nepriehľadný minerál.
Tvrdosť: Diamant je najtvrdší prírodný materiál. Má najvyššiu tvrdosť 10 v Mohsovej stupnici tvrdosti. V rôznych testoch dosahuje absolútnu tvrdosť v rozmedzí 167 až 231 gigapascalov. Tvrdosť diamantu bola známa od antických čias, odkiaľ pochádza jeho meno. Široké priemyselné využitie diamantu je založené na jeho výnimočnej tvrdosti. Diamant možno použiť na leštenie a rezanie ľubovoľného materiálu, vrátane iných diamantov. Tvrdosť diamantu tiež prispieva k tomu, že je obľúbený ako drahokam. Pretože je ho možné poškrabať iba iným diamantom, dlho si zachováva lesklý povrch aj pri dennom nosení. Preto sa v mnohých krajinách často používa na zásnubných a svadobných obrúčkach, ktoré sa nosia každý deň.
Krehkosť: Aj keď je diamant veľmi tvrdý, teda odolný voči poškrabaniu, má priemernú krehkosť. Krehkosť popisuje ako ľahko sa materiál rozbije silným nárazom. Krehkosť diamantu, rovnako ako iných materiálov, závisí aj od makroskopickej geometrie. Diamanty niektorých tvarov sa preto ľahšie rozštiepia ako iné.
Farba: Diamanty sa vyskytujú v rôznych priehľadných farebných odtieňoch: bezfarebné, biele, sivé, modré, žlté, oranžové, červené, zelené, ružové, hnedé, prípadne čierne. Zafarbenie diamantov je spôsobené prímesami alebo poruchami v štruktúre. Väčšina prímesí nahrádza atómy uhlíka v kryštalickej mriežke. Najčastejšia prímes je dusík spôsobujúci žlté alebo hnedasté zafarbenie diamantu.
Termodynamická stabilita: Pri bežnom atmosférickom tlaku sú diamanty menej stabilné ako grafit, takže ich rozklad na grafit je termodynamicky výhodný (δH = −2 kJ / mol). Vďaka veľkej energetickej bariére sú diamanty metastabilné, teda za normálnych okolností by ich rozklad na grafit trval veľmi dlhý čas (možno dlhšie ako vek vesmíru). Diamanty horia pri teplotách nad 800 °C pri dostatočnom prístupe kyslíka. Horenie diamantov bolo preukázané koncom 18. storočia, ale zmienky sa datujú už od čias starého Ríma.

Elektromagnetické vlastnosti

Optické vlastnosti: Diamanty majú vysokú disperziu svetla, čiže dobre rozdeľujú svetlo na jednotlivé farby. Tento jav dodáva správne zrezaným diamantom ich atraktívny trblietavý vzhľad. Niektoré diamanty pod ultrafialovým svetlom vyžarujú fluorescenciu rôznych farieb, pri röntgenovom žiarení väčšina diamantov vyžaruje modrobiele, žltkasté alebo zelenkasté svetlo. Niektoré diamanty nemajú žiadnu fluorescenciu.
Elektrická vodivosť: Väčšina prírodných modro-zafarbených diamantov sú polovodiče a ostatné diamanty sú elektrické izolanty. Modré diamanty sú polovodiče vďaka prímesi bóru, ktorá spôsobuje dierovú vodivosť (typu P). Modré diamanty, ktoré neobsahujú bór, nie sú polovodiče. Príkladom je modré zafarbenie spôsobené nadbytkom atómov vodíka, ktoré sa vyskytuje v diamantoch nedávno nájdených v diamantovej bani Argyle v Austrálii.

Čírosť

Čírosť je stupeň vnútorných chýb diamantu. Tieto chyby môžu byť napr. cudzí materiál, iný kryštál diamantu, alebo štrukturálne nepresnosti ako malé praskliny. Počet, veľkosť, farba, umiestnenie a viditeľnosť chýb môžu ovplyvniť relatívnu čírosť diamantu. Gemological Institute of America a iné inštitúcie vyvinuli systém na triedenie diamantov podla čírosti, ktorý zväčša spočíva na pozorovaní diamantu trénovaným profesionálom pri 10-násobnom zväčšení.
Číre diamanty sú veľmi vzácne. Iba 20 % všetkých vyťažených diamantov sú dostatočne čisté aby mohli byť použité v šperkoch; ostatných 80 % je použitých na priemyselné potreby. Z použiteľných 20 % obsahuje veľká časť okom viditeľné nečistoty pri bližšom preskúmaní, ale niektoré chyby diamantov môžu byť skryté pod kusom samotného šperku.
Väčšina z nečistôt nemajú veľký účinok na štrukturálnu integritu, ale veľké 'obláčiky' môžu ovplyvniť schopnosť diamantu prenášať a rozkladať svetlo. Veľké praskliny môžu redukovať jeho odolnosť.
Škála čírosti diamantov siaha od bezchybných až ku kazovým.

Farba

Chemicky čistý a štrukturálne perfektný diamant je dokonale priesvitný bez akejkoľvek farby alebo odtieňa. Ale v prírode nie je takmer žiadny diamant perfektný. Farba diamantu môže byť ovplyvnená chemickými nečistotami alebo štrukturálnymi chybami v kryštáľovej mriežke. V závislosti od odtieňa zafarbenia diamantu môže jeho cenu aj zvyšovať aj znižovať. Žltá farba cenu znižuje, ale ružové alebo modré zafarbenie môže cenu diamantu dramaticky zvyšovať.
Väčšina diamantov použitých ako šperky sú priesvitné len s malým odtieňom, alebo sú to biele diamanty. Najčastejšie sú znečistené dusíkom, ktorý nahrádza malé množstvá uhlíka v štruktúre diamantu a spôsobuje žltkastý až hnedý odtieň. Tento efekt sa prejavuje u takmer všetkých bielych diamantov a iba u tých najvzácnejších je nezistiteľný. GIA vyvinula systém hodnotenia zafarbenia diamantov. Jeho škála je od "D" do "Z" (D značí "bezfarebný" a Z značí jasne žlté zafarbenie). Tento systém sa ujal a je všeobecne uznávaný. Používa sa pri ňom kontrolná sada prírodných diamantov známeho zafarbenia alebo precízne vypracované zirkóny. Osvetlenie pri týchto testoch je tiež normalizované a prísne kontrolované. Diamanty s väčším zafarbením sú vzácnejšie a taktiež drahšie ako tie so slabším zafarbením. Ale diamanty so zafarbením "Z" sú taktiež vzácne a jasne žltá farba je tiež vysoko cenená. Diamanty so zafarbením D-F sú považované za "bezfarebné", G-J sú "takmer bezfarebné", K-M sú "mierne zafarbené". N-Y sa väčšinou zdajú ako bledo žlté alebo hnedé.
Na rozdiel od žltých alebo hnedých zafarbení, diamanty iných farieb sú oveľa vzácnejšie a drahšie. Už aj bledo ružové alebo modré zafarbenie môže vysoko zvýšiť ich cenu, intenzívnejšie zafarbenie býva obvykle žiadané a diamanty majú pri týchto zafarbeniach najvyššie ceny. Rozmanitosť nečistôt a štrukturálnych nedokonalostí má za následok rôzne zafarbenia vrátane žltej, ružovej, modrej, červenej, zelenej, hnedej ale občas aj iných zafarbení. Diamanty s nezvyčajným alebo veľmi silným zafarbením bývajú označované ako "módne"(fancy). Intenzívna žltá býva najčastejšie označovaná ako módna a býva odlišovaná od ostatných bielych diamantov. Špecialisti na drahokamy vyhotovili stupnicu pre tieto módne zafarbené diamanty, ale nie je často používaná hlavne pre veľmi zriedkavý výskyt takto zafarbených diamantov.

Kvalita

Kvalita vybrúsenia diamantu je najdôležitejšia vlastnosť určujúca krásu diamantu; je potvrdené že kvalitne vybrúsený diamant sa môže zdať ťažší, čistejší, a lepšie zafarbený ako naozaj je. Kvalita výbrusu závisí od schopnosti diamantu odrážať a rozptylovať svetlo.
Okrem toho, že kvalita vybrúsenia je najdôležitejšou vlastnosťou, je aj najťažšie ju posúdiť. Viacero faktorov, vrátane rozmerov, symetrie a relatívnych uhlov, sú dané kvalitou brúsenia a môžu ovplyvniť charakteristiky diamantu. Zle vybrúsený diamant so stranami zbrúsenými nepresne iba o niekoľko stupňov môžu zapríčiniť, že diamant bude veľmi nekvalitný. Kvalitne vybrúsený diamant by mal odrážať maximum svetla z hornej časti a pri pohľade z hora by mal vyzerať biely. Nekvalitný diamant vyzerá v strede tmavý.

Vznik

Diamant vzniká pri obrovských tlakoch a vysokých teplotách. Podľa súčasných predpokladov sú diamanty iba xenokrystami vrchnoplášťového materiálu, ktorý sa dostal ako súčasť magmy z veľkých hĺbok aspoň 150 km pod povrchom Zeme. Vo veľmi malom množstve vznikajú aj vo vysokotlakovo a vysokoteplotne premenených horninách pri tlakoch viac než 2 500 MPa a teplote aspoň 400 °C. Význam veľkého tlaku a teploty pri vzniku diamantov potvrdzujú aj nálezy diamantov na miestach dopadov mimozemských telies, kde muselo dôjsť k šokovej metamorfóze (teplota viac než 1 200 °C, tlak 50 GPa)
Xenokrysty, teda drobné kryštály diamantov sú na zemský povrch alebo tesne pod neho vynášané pomerne mobilnými a explozívnymi subvulkanickými horninami tmavej farby označovanými ako kimberlity. Kimberlity vytvárajú vertikálne trubkovité telesá. Diamanty v kimberlitoch majú väčšinou vyšší vek ako hornina, vznikli teda už pred jej utuhnutím.
Pri ultravysokotlakej metamorfóze sa diamanty mikroskopických rozmerov našli vo veľmi zriedkavých prípadoch ako inklúzie v granátoch a zirkónoch eklogitov.
Na povrchu sa diamanty najčastejšie nachádzajú vo forme aluviálnych náplavov, v ktorých sa môžu zachovať vďaka svojej veľkej odolnosti. Tieto diamanty sa do alúvií dostali eróziou pôvodných kimberlitových trubiek.

Ekonomický význam

Väčšina diamantov sa ťaží v strednej a južnej Afrike, aj keď významné náleziská boli tiež objavené v Kanade, Rusku, Brazílii a Austrálii. Ročne sa vyťaží asi 130 miliónov karátov (26 000 kg) diamantov v celkovej hodnote takmer 9 miliárd dolárov. Navyše sa ročne umelo vyrobí štyrikrát viac priemyselných diamantov.
Vďaka svojej tvrdosti a optickým vlastnostiam sú diamanty veľmi žiadané na výrobu šperkov. Diamanty používané ako drahokamy sú zrezané a vybrúsené do tvaru špeciálneho mnohostenu, ktorý zvýrazní ich atraktívny vzhľad. Nakoľko sú diamanty veľmi tvrdé, dajú sa výborne leštiť a sú odolné voči poškriabaniu (iba iný diamant môže poškriabať diamant). Diamanty lámu svetlo na dúhové farby, za čo sú oddávna obdivované. Kvalita diamantov sa určuje podľa karátov, čistoty, farby a brusu. Už pred 2 500 rokmi boli diamanty považované za drahokamy v Indii. Ich popularita sa zvýšila, keď boli objavené nové tvary výbrusu, ktoré lepšie zvýraznia kvality diamantu.
V priemysle sa diamanty používajú hlavne pre svoju tvrdosť, vďaka ktorej nájdu uplatnenie v pílach, vrtákoch a brúskach. V súčasnosti sa však objavujú aj ďalšie využitia diamantov: niektoré modré diamanty sú prirodzené polovodiče, kým väčšina ostatných diamantov sú výborné rezistory. V priemysle sa používajú buď syntetické diamanty alebo prírodné diamanty, ktoré nie sú vhodné na použitie v klenotníctve. Vďaka tomu je ich cena nižšia. Diamanty sa používajú na vŕtanie a vyrezávanie už od staroveku.
Ťažba, spracovanie a distribúcia diamantov je ovládaná malým počtom spoločností. Obchod s diamantami sa sústreďuje v tradičných centrách, z ktorých najdôležitejšie sú Antverpy. Spoločnosť De Beers so sídlom v Johannesburgu (Južná Afrika) a v Londýne (Anglicko) je už sto rokov najvýznamnejším hráčom na trhu s diamantmi. Firma a jej pobočky vlastnia bane, v ktorých sa vyťaží 40 % celosvetovej produkcie diamantov a ovládajú distribúciu takmer dvoch tretín diamantov používaných ako drahokamy. De Beers boli v minulosti obviňovaní z monopolistického správania, napríklad z manipulácie cien. Niektoré africké ozbrojené skupiny získavajú financie predajom diamantov.
Najväčšia burza s diamantami je v Izraeli.

Obchodovanie s diamantmi na Slovensku

Komoditná burza Bratislava vytvorila 10. 2. 2009 sekciu pre obchodovanie s diamantmi . Na burze sa obchodujú iba certifikované diamanty, s možnosťou ponuky alebo dopytu v aukčnom pokyne .