Diamant

Diamant je kubická kryštalická forma uhlíka (ďalšími formami uhlíka sú grafit (tuha), lonsdaleit tzv. hexagonálny diamant a synteticky pripravené fullerény). Diamanty sú známe svojimi výnimočnými fyzikálnymi vlastnosťami, najmä tvrdosťou a vysokou disperziou svetla. Vďaka týmto a ďalším vlastnostiam je diamant veľmi žiadaný v klenotníctve a na priemyselné použitie.

Slovo diamant je odvodené z gréckeho slova αδάμας, adamas, nepremožiteľný.

Charakteristika

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.

Gemologické vlastnosti 
Využitie diamantu ako dekoratívneho šperku je najznámejšie, ale aj prvé využitie siahajúce až do staroveku. Rozptyl svetla je ďalšou základnou charakteristikou diamantu a je vysoko cenená nielen dnes, ale aj v minulosti. Špecialisti na drahokamy okolo roku 1900 vyvinuli metódu charakterizovania diamantov a iných drahokamov zakladajúcu sa na určení vlastností najdôležitejších pre ich cenu ako vzácne kamene. Štyri vlastnosti známe ako 'štyri C', sú bežne používané na základný opis diamantov: sú to karáty (carat), čírosť (clarity), farba (color) a výbrus (cut).

Väčšina drahokamov je predaných vo veľkoobchodných množstvách a cena je určovaná podľa 'šťyroch céčiek'; napríklad diamant stanovený ako 1,5 karátový, čírosť VS2, F farba a s výborne vybrúsený je vysoko cenený. Detailnejšie informácie z každej charakteristiky sú použité na vypočítanie ceny pre jednotlivé kamene.

Ostatné vlastnosti (okrem 'štyroch C') ktoré majú vplyv na cenu a vzhľad:
Sú to vlastnosti zahranujúce fyzikálne vlastnosti ako obsah fluorescenčných prvkov, ako aj história diamantu a miesto jeho nálezu. Čistota tiež veľkou mierou ovplyvňuje krásu diamantu.

Existujú štyri hlavné asociácie ktoré 'schvaľujú' diamanty t. j. určiť 'štyri céčka' diamantu. Zatiaľ čo karáty sa merajú a uhly vrypu sú matematicky definované, čírosť a farba sú posudzované trénovaným ľudským okom, môžu nastať mierne odchýlky v ich interpretácií. 
 Gemological Institute of America (GIA) bolo prvé laboratórium na vydávanie moderných správ o diamantoch, a má najlepšiu reputáciu medzi ostatnými inštitútmi pre jeho dôsledné triedenie.
 American Gemological Society (AGS) nie je tak uznávaný, ani tak starý ako GIA, ale zvyšuje svoju reputáciu na porovnateľnú úroveň.
 International Gemological Laboratory (IGL) je všeobecne uznávané laboratórium, ale trpí kvôli zlej reputácií v priemysle pre ich praktiky v triedení, ktoré sú kritikmi považované za menej dôsledné ako u GIA a AGS.
 European Gemological Laboratory (EGI) má podobnú reputáciu ako IGL.

Karát 
Karát je jednotka váhy pre diamanty. Jeden karát je presne 200 miligramov. Point je jedna stotina karátu (2 mg) a zvyčajne sa používa pre diamanty vážiace menej ako jeden karát. Cena diamantu exponenciálne rastie so zvyšujúcimi sa karátmi, keďže väčšie diamanty sú veľmi zriedkavé a viacej žiadané.

Cena za karát nerastie úplne úmerne s väčšou veľkosťou. Namiesto toho bývajú veľké skoky v cene pri niektorých míľnikoch vo váhe (napr. 1 karát), lebo cena za diamant vážiaci napr. 1,05 karátu je oveľa viac cenený ako ten, ktorý váži 0,95 karátu.

Vo veľkoobchodnom predaji sú karáty používané pre veľké množstvá diamantov na predaj. Napr. kupca objedná 100 karátov 0,5 karátových, D–F, VS2-SI1, diamant s výborným vrypom chce kúpiť 200 diamantov (100 karátov dokopy) približne rovnakých vlastností. Práve preto sú pri predaji vo veľkom diamanty častejšie merané v karátoch ako v počte kusov.

Úplná karátová váha je fráza používaná pre opis absolútnej váhy diamantu ale aj iného drahokamu v klenotníctve keď ide o viac ako jeden kameň. V náušniciach s jediným diamantom je úplná karátová váha používaná pre hmotnosť diamantov v oboch náušniciach naraz a nie každého zvlášť. Je taktiež používaná pre náhrdelníky, náramky a podobné šperky.

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.

Výbrus 

Brúsenie diamantov možno považovať za umenie aj vedu vytvárania kvalitných klenotov zo surového neopracovaného kameňa. Výbrus diamantu predstavuje spôsob akým bol vytvarovaný a leštený od počiatočnej formy až po finálny vzhľad. Zobrazuje aj kvalitu spracovania. Výbrus sa často mýli s jeho tvarom. Sú stanovené matematické smernice pre uhly a pomery dĺžok, na ktoré má byť diamant vybrúsený, aby odrážal čo najväčšie množstvo svetla. Kruhové brilianty, najčastejšie používané, sú presne stanovené, ale módne výbrusy nie sú až tak presne matematicky stanovené. Techniky brúsenia diamantov boli vyvíjané celé stáročia, ale najväčší pokrok bol dosiahnutý v roku 1919 matematikom, ktorý sa veľmi zaujímal o drahokamy, Marcelom Tolkowskym. Vyvinul kruhový briliantový výbrus tým, že vypočítal ideálny tvar, pre odrazené a rozptýlené svetlo pri pohľade zhora. Moderný kruhový výbrus má 57 strán. 33 z nich je na vrchnej časti (korune) a 24 na spodnej časti (pavilón). V strede je tenký neleštený pás. Funkcia koruny je rozptýliť svetlo na rôzne farby, a spodná časť odráža svetlo naspäť cez vrch diamantu.

Tolkowsky definoval ideálne proporcie:
 Percento tabule (priemer tabule vydelený celkovým priemerom) = 53 %
 Percento hĺbky (Celková hĺbka vydelená celkovým priemerom) = 59,3 %
 Uhol pavilónu (Uhol medzi pásom a pavilónom) = 40,75 °
 Uhol koruny (Uhol medzi pásom a korunou) = 34,5 °
 Hĺbka pavilónu (Hĺbka pavilónu vydelená celkovým priemerom) = 43,1 %
 Hĺbka koruny (Hĺbka koruny vydelená priemerom koruny) = 16,2 %

Culet je bod na spodku diamantu, ktorý by mal mať zanedbateľný priemer, v inom prípade svetlo prechádza cez spodok. Tolkowskyho ideálne rozmery nerátali s pásom, ale bez neho by sa veľmi ľahko rozštiepil pri umiestňovaní na šperk. Priemerný pás by mal mať okolo 1 %–2 % celkového priemeru. Čím viac sa reálne rozmery odlišujú od Tolkowskeho ideálnych rozmerov, tým menej svetla sa odrazí, ale existuje malá tolerancia pri ktorej môže byť diamant považovaný za "ideálny". Niekedy bývajú diamanty zámerne vybrúsené nepresne aby sa zvýšila jeho hmotnosť. Najčastejšie aby sa dosiahla magická váha jedného karátu, takže býva stenčený pás, alebo zväčšená hĺbka. Ani pri jednej z týchto taktík sa diamant nezdá väčší a znižuje sa trblietavosť diamantu. Takže zle opracovaný 1,0 karátový diamant má rovnaký priemer a vyzerá rovnako ako 0,85 karátový. Percento hĺbky býva najrýchlejším indikátorom kvality. "Ideálne" diamanty by mali mať percento hĺbky väčšie ako 62,5 %. Ďalším rýchlym indikátorom kvality je celkový priemer. 1,0 karátový kruhový briliantový diamant by mal mať okolo . Matematicky, priemer by mal byť 6,5 násobok odmocniny hmotnosti v karátoch  alebo 11,1-krát odmocnina z hmotnosti v gramoch.

Tvar 

Diamanty sa neukážu v celej kráse v neopracovanom stave, musia byť vybrúsené a vyleštené aby ukázali všetky jeho krásy pre ktoré sú diamanty také známe a drahé. Diamanty sa vybrusujú do rozličných tvarov, ktoré sú vyberané aby zdôraznili jeho vlastnosti.

Diamanty ktoré nie sú vybrúsené podľa Tolkowskyho kruhového tvaru (alebo jeho variácií) sú známe ako „módne brúsené“. Populárne módne štýly brúsenia sú baguette (z francúzštiny bageta), marquise (markíza), princess, heart, briolette, a pear(hruška). Tieto rezy nie sú až tak striktne dodržiavané ako pri klasických výbrusoch a taktiež nie je tak presne definovaný štandard týchto výbrusov. Sú veľmi ovplyvňované módou. V posledných desaťročiach boli zaznamenané niektoré nové typy brúsenia ktoré zväčša boli len pozmenené verzie už existujúcich typov.

Medzi najpopulárnejšie tvary diamantov patria:

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  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 a lamproity. Kimberlity vytvárajú vertikálne trubkovité telesá. Diamanty v kimberlitoch majú väčšinou vyšší vek ako hornina, vznikli teda už pred jej stuhnutím.

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 () 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 nevodiče. 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 .

Referencie

Pozri aj 
 Zoznam minerálov

Iné projekty 
.

Externé odkazy 
 www.mindat.org – diamant na mineralogickej databáze 
 50+ Historical references na Gem and Diamond Foundation

Uhlík
Kubické minerály
Prvky
Bodová grupa m-3m
Minerály uhlíka
Drahokamy
Nerudy