Timantti
Timantti on yksi viidestä hiilen allotrooppisesta olomuodosta. Timantti ei siis sisällä muita alkuaineita kuin hiiltä. Timantin jokainen hiiliatomi on sp³ -hybridisoitunut ja sitoutunut neljään naapurihiiliatomiin neljällä tetraedrisesti suuntautuneella lujalla σ(sp³, sp³) -sidoksella. Tällöin muodostuu timanttikiteen läpi ulottuva säännöllinen verkkorakenne. Timantti syntyy maan alla kovassa paineessa ja kuumuudessa, ja se on luonnossa esiintyvistä aineista kovin. Kaikista olemassa olevista aineista timantti on neljänneksi kovin hypertimantin, reniumdiboridin ja ultrakovan fullereenin jälkeen. Timantti on suosittu jalokivikoruissa. Timantteja on myös mahdollista valmistaa keinotekoisesti grafiitista.
Sana timantti johtuu kreikan kielen sanasta "adamas", joka tarkoittaa voittamatonta ja viittaa timantin suureen kovuuteen.
Timantti on kiiltävää ja kovaa, Mohsin kovuusasteikolla 10 ja Rosiwallin asteikolla 140 000. Fullereenikärjellä timantin kovuudeksi on pystytty mittaamaan 167 GPa (±6), mikä tekee siitä maailman kolmanneksi kovimman aineen, kun laskuihin otetaan mukaan ihmisen syntetisoimat aineet.
Timantin maailmanlaajuinen haluttavuus liittyy sen kovuuteen jolla voidaan leikata muita aineita. Teollisuus pystyy käyttämään sitä tehokkaasti hyväkseen jalostaessaan tuotteitaan myytäväksi. Timantti ei välttämättä ole kaikkein kovin luonnossa esiintyvä aine, sillä tietokonemallinnuksen mukaan Ionsdaleiitti ja wurtziitti-boorinitridi ovat puhtaina esiintyessään sitä kovempia.
Timantin ominaisuudet eivät sen kide­rakenteen vuoksi kuitenkaan ole samat kaikissa suunnissa. Oktaedrin tahkojen suunnassa se lohkeaa melko helposti.
Timantin sulamispiste on yli 3 500 °C. Sen kovuus ja korkea sulamis­piste johtuvat hila­rakenteen lujista σ-sidoksista.
Timantti johtaa hyvin lämpöä, mutta ei juuri ollenkaan sähköä. Hyvä lämmönjohtavuus johtuu siitä, että hiiliatomien lämpövärähtely etenee atomihilassa nopeasti. Sen sijaan sidoselektronit ovat tiukasti σ-sidoksiin sidottuja eivätkä pääse liikkumaan atomihilassa, minkä vuoksi timantit ovat hyviä sähkön eristeitä. Eräiden epä­puhtauksina esiintyvät aineet saattavat kuitenkin tehdä timantista puoli­johtavan; sellaisia ovat varsinkin siniset timantit.
Timantti reagoi kemiallisesti vain harvojen aineiden kanssa. Hapen vaikutuksesta se kuitenkin syttyy 720 °C:n lämpötilassa ja ilmassakin noin 850 °C:ssa, jolloin se palaa kokonaan hiilidioksidiksi.
Timantilla on poikkeuksellisen korkea näkyvän valon taitekerroin. Valon aallonpituuden ja siten sen värin mukaan se vaihtelee välillä 2,417–2,419, ja sen dispersio on myös suuri, 0,044. Suuren taite­kertoimen vuoksi valo kokonais­heijastuu timantissa melko pienilläkin tulokulmilla, eri värit kuitenkin dispersion vuoksi eri suuntiin. Tämän vuoksi varsinkin briljantin muotoon hiotut timantit välkehtivät valossa kirkkaasti kaikissa väreissä.
Timantti voi olla lähes minkä tahansa värinen, mutta kellertävät ja ruskeat sävyt ovat yleisimpiä. Sävyt määräytyvät aineessa olevien epäpuhtauksien mukaan; keltaisen sävyn antavat typpiatomit. Arvokkaimpia ovat kuitenkin värittömät timantit. Maailman suurin ja kallein huutokaupassa myyty timantti on väritön 163,41:n karaatin The Art of de Grigono, josta maksettiin 28,7 miljoonaa euroa vuoden 2017 marraskuussa Genevessä Sveitsissä pidetyssä Christie’sin huutokaupassa.
Timanttikidettä pitävät koossa hiiliatomien väliset kovalenttiset sidokset. Tällöin kahdella vierekkäisellä atomilla on kaksi yhteistä elektronia. Jokaista atomia ympäröi neljä lähintä naapuriatomia siten, että niiden ytimet sijaitsevat säännöllisen tetraedrin kärkipisteissä. Rakenteeltaan samanlainen eli timantti­rakenteinenkide on muillakin jaksollisen järjestelmän 14. ryhmän eli hiiliryhmän alkuaineilla. Pii ja germanium esiintyvät kiinteässä olomuodossa aina timantin tavoin kiteytyneenä. Myös samaan ryhmään kuuluvalla tinalla on samaan tapaan kiteytyvä allotrooppinen muoto, "harmaa tina".
Timantti on jalokivi, jota käytetään muun muassa koruissa. Timantilla on suuri symbolinen merkitys; sen ajatellaan kertovan ikuisesta tai kaiken kestävästä rakkaudesta, ja siksi sitä pidetään hyvin romanttisena lahjana. Timantti on ainoa jalokivi, joka koostuu yhdestä alkuaineesta. Alle kolmasosa timanteista on tarpeeksi korkealaatuisia koruiksi.
Timantin arvo määräytyy pääosin neljästä ominaisuudesta: paino, väri, puhtaus ja hionta.
Timantin paino ilmoitetaan karaatteina (ct.). Yksi karaatti on 0,2 grammaa. Timantin painosta ei pysty suoraan päättelemään timantin läpimittaa, sillä kivet voidaan hioa erilaisin mittasuhtein. Monikivisten korujen osalta saatetaan ilmoittaa timanttien yhteispaino (lyhenne tct.) tai yksittäispainot, esimerkiksi 6 × 0,02 ct.
Timantteja voidaan hioa koruiksi vain toisella timantilla. Yleensä hiomiseen tai leikkaamiseen käytetään epäpuhtaita timantteja, jotka eivät kelpaisi koruiksi. Yleisin hiontamuoto on briljanttihionta, jolloin kivi on ylhäältäpäin katsottuna kehämäinen. Muita hiontamuotoja kutsutaan fancy-hionnoiksi, ja niitä ovat muun muassa ovaali, markiisi, pisara, smaragdi, sydän ja princess.
Valtaosa korukäyttöön myytävistä timanteista on niin sanottuja Cape-sarjan timantteja. Näissä timanteissa korostetaan enemmänkin värittömyyttä kuin timantin värillisyyttä. Cape-sarjan timantit sisältävät pienen määrän typpeä, joka antaa timanteille täysin värittömästä kellertävän kautta keltaiseen olevan värin. Timanttien värien luokitukseen on olemassa useita asteikkoja. Pohjoismaissa käytetään hyvin yleisesti Scan.D.N.-asteikkoa ("Scandinavian Diamond Nomenclature"). Pohjoismaissa käytetty asteikko on epätarkempi kuin GIA:n luoma asteikko. GIA:n luomasta asteikosta on tullut de facto-standardi, koska se on tarkka ja yhdenkin asteen nousu asteikolla voi nostaa timantin hintaa 5–15 %. Suomessa kyseinen standardi on vakiintunut hyvin hitaasti.
Puhtaudella () kuvataan timantissa olevien sulkeumien eli epäpuhtauksien määrää. Puhtausluokitus määritellään 10 x suurentavan luupin tai mikroskoopin avulla. Yleisimmin käytetty puhtausluokitus on puhtaimmasta lähtien seuraava:
Yleensä vasta puhtausluokan SI2 tai P1 sulkeumat näkyvät paljain silmin.
Suuren kovuutensa vuoksi timantteja käytetään muun muassa poranterissä, lasin leikkaamiseen ja hiontalaitteissa. Niitä käytetään myös levysoittimien neuloissa.
Merkittävin timanttien tuottaja on Etelä-Afrikka mutta viime vuosina myös Kanadan kaivokset ovat alkaneet tuottaa merkittäviä määriä.
Alan suurin yrityskonserni on De Beers.
Suomen kallioperä on ikivanhaa, kuten esimerkiksi Kanadassa ja Australiassa. Suomen kohdalla Maan kivikehä (maapallon kuori ja vaipan ylin osa) on yli 150 kilometriä paksu, mitä pidetään timanttien kannalta otollisena. Timantit ovat peräisin maapallon kivikehän alaosista.
Suomesta on löydetty viime vuosina timantteja Kuopiosta, Kaavilta ja Kuusamosta. Pieniä timantteja on tavattu myös Lappajärven meteoriittikraatterista kulkeutuneista lohkareista Hietakankaan sorakuopista.
Ensimmäinen suomalainen timantti löytyi Nauvon Haverön harvinaisesta akondriittisesta kivimeteoriitista 1970-luvulla. Kirjallisuudessa on tosin mainintoja Lapin jokitimanteista 1800-luvulta, mutta näitä havaintoja eivät myöhemmät tutkimukset ole kyenneet varmentamaan. Suomesta löydetyt timantit eivät ole olleet koruluokkaa, eikä niitä ole hiottu markkinoille.
Suomalaisia timanttiesiintymiä tutkittiin ensi alkuun kaikessa hiljaisuudessa Kaavin Luikonlahdessa Malmikaivos Oy:n toimitusjohtajan Matti Tynin johdolla.
Malmikaivos Oy rahoitti tutkimuksia useamman vuoden ajan. Tammikuussa 1994 Malmikaivos Oy:n osakekanta siirtyi australialaisen Ashton Mining Limited -yhtiön omistukseen.
Elokuussa 1994 uutisoitiin tieto, että Suomen kallioperästä on löytynyt peräti 21 timanttiesiintymää. Näiden joukossa kerrottiin olevan kaksi erityisen lupaavaa kohdetta. Australialainen Ashton Mining Limited -yhtiö julkisti tehneensä koekaivauksia eri puolilla Itä- ja Pohjois-Suomea. Ensimmäiset koelouhokset olivat aloittaneet jo toimintansa. Valtausvarauksia oli tehty mm. Kaavilla..
Timantit esiintyvät harvinaisissa kivilajeissa kuten kimberliitissä ja lamproiitissa. Kimberliitti esiintyy porkkanamaisissa "piipuissa". Tunnetuimmat suomalaiset kimberliittiesiintymät ovat pinta-alaltaan vain muutamien hehtaarien (0,5–4 ha) laajuisia. Kaikki esiintymät eivät sisällä timantteja. Malmikaivos Oy löysi Suomen ensimmäisen kimberliittiesiintymän Kaavilta vuonna 1964.
Kaavin Lahtojoella lienee Suomen toistaiseksi paras timanttiesiintymä. On kuitenkin vielä epävarmaa, perustetaanko Kaaville Euroopan ensimmäinen timanttikaivos.. Lahtojoen kimberliittiesiintymästä on löydetty ehkä yksi maailman timanttipitoisimmista kivistä. Kivi sisältää timantteja 90 000 karaattia tonnissa. Timanttiesiintymää pidetään kiinnostavana, jos se sisältää timantteja 0,1 karaattia tonnia kohti. Yksi karaatti on 0,2 grammaa. Kyse ei ole samoista karaateista, joista puhutaan kultapitoisuuksien yhteydessä.
Lahtojoen timantteja on tutkittu Geologian tutkimuskeskuksen koetehtaassa Outokummussa. Suurimmat Lahtojoelta löytyneet timantit ovat kooltaan noin 5 millimetrin kokoisia. Ensimmäiset timantit on todettu väreiltään erinomaisiksi. Mikroskoopilla tarkasteltuna ne ovat kirkkaita ja värittömiä. Paljain silmin katsottuna ne ovat vaalean harmaita.
Geologi Marja Lehtonen on tutkinut Kaavin ja Kuopion seudun timanttikerrostumia. Hän löysi alueelta 140–180 kilometrin syvyydestä 40 km paksun timanttikerrostuman. Näin syvällä olevaa kiveä ei voida hyödyntää taloudellisesti.
Osa lähinnä Afrikan maista tulevista timanteista on päätynyt markkinoille sisällissotaa käyvien ryhmien kautta. Tällaisia jalokiviä on kutsuttu konfliktitimanteiksi tai veri­timanteiksi.
Vuonna 1998 Global Witness -järjestö raportoi maailman ihmisoikeusjärjestöille, että Angolan hallitusta vastaan sotiva sissiliike rahoitti toimintaansa timanttikaupalla. Sen jälkeen on selvinnyt, että ainakin Sierra Leonessa, Liberiassa ja Kongon tasavallassa sisällissotia käyvät ryhmittymät saivat rahoitusta laittomasti hankituista raakatimanteista. Yhdistyneiden kansakuntien turvallisuusneuvosto ilmaisi nopeasti vastustuksensa konfliktitimanteille.
Vuoden 2002 marraskuussa 52 maata ratifioi Kimberley Process Certification Schemeksi kutsutun sopimuksen, jonka mukaan raakatimanttien vienti ja tuonti on sallittua ainoastaan Kimberley Processin jäsenmaiden välillä, ja timanttierien tulee olla tarkasti sertifioituja. Myös Suomi on mukana sopimuksessa.
Timantti on kemialliselta koostumukseltaan hiiltä. Jotta timantti voisi syntyä, tarvitaan kova paine (4,5–6 GPa) ja tietty, suhteellisen matala lämpötila (900–1 300 °C). Maaperässä timantteja syntyy 2 500 miljoonan vuoden ikäisten vakaiden kallioperäalueiden alla noin 150–200 kilometrin syvyydessä. Maan pinnalle ne ovat joutuneet tuli­vuoren­purkauksissa, mutta ne ovat voineet kulkeutua virtaavan veden mukana hyvinkin kauas tuli­vuorista. Timantteja esiintyy etenkin kimberliittien yhteydessä.
Timantteja voidaan myös valmistaa keinotekoisesti. Ensimmäisinä tässä onnistuivat ruotsalainen ASEA-yhtiö vuonna 1953 sekä kaksi vuotta myöhemmin General Electric. Suurimmat synteettisesti valmistetut timantit ovat olleet jopa 2500 karaattia (500 g ).
Suurimmat, kalleimmat ja tunnetuimmat timantit saavat usein nimen. Näitä ovat muun muassa: