Diamant

Trotz seiner Eigenschaft als härtestes natürliches Material auf der Erde wird Diamant wegen seiner perfekten Spaltbarkeit in vier Richtungen nur mit ‚gut‘ für die Zähigkeit bewertet. Starke Stöße in bestimmten Richtungen im Alltag können zu Brüchen und Zerbrechen des Steins führen.

Diamant ist unter alltäglichen Bedingungen hochstabil und widersteht hervorragend Licht, Hitze und handelsüblichen Haushaltsreinigern. Es bleibt von Feuchtigkeit oder trockenen Bedingungen unbeeinflusst, und Verschmutzung verursacht kaum bis gar keine Veränderung seines Aussehens.

Diamond ist eine feste Form von reinem Kohlenstoff, dessen Atome in einem Kristall angeordnet sind. Fester Kohlenstoff kommt in verschiedenen Formen vor, die als Allotrope bekannt sind, abhängig von der Art der chemischen Bindung. Die beiden häufigsten Allotrope von reinem Kohlenstoff sind Diamant und Graphit. In Graphit sind die Bindungen sp-Orbitalhybride und die Atome bilden sich in Ebenen, die jeweils an drei nächste Nachbarn im Abstand von 120 Grad gebunden sind. In Diamant sind sie sp und die Atome bilden Tetraeder, die jeweils an vier nächste Nachbarn gebunden sind. Tetraeder sind starr, die Bindungen sind stark und von allen bekannten Substanzen hat Diamant die größte Anzahl von Atomen pro Volumeneinheit, weshalb er sowohl am härtesten als auch am wenigsten komprimierbar ist. Es hat auch eine hohe Dichte, die von 3150 bis 3530 Kilogramm pro Kubikmeter (über die dreifache Dichte von Wasser) in natürlichen Diamanten und 3520 kg / m in reinem Diamant reicht. In Graphit sind die Bindungen zwischen den nächsten Nachbarn noch stärker, aber die Bindungen zwischen den Ebenen sind schwach, so dass die Ebenen leicht aneinander vorbeigleiten können. Somit ist Graphit viel weicher als Diamant. Die stärkeren Bindungen machen Graphit jedoch weniger brennbar. Diamanten wurden aufgrund der außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften des Materials für viele Anwendungen angepasst. Von allen bekannten Substanzen ist es die härteste und am wenigsten komprimierbare. Es hat die höchste Wärmeleitfähigkeit und die höchste Schallgeschwindigkeit. Es hat eine geringe Haftung und Reibung und einen extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Seine optische Transparenz erstreckt sich vom fernen Infrarot bis zum tiefen Ultraviolett und weist eine hohe optische Dispersion auf. Es hat auch einen hohen elektrischen Widerstand. Es ist chemisch inert, reagiert nicht mit den meisten ätzenden Substanzen und weist eine ausgezeichnete biologische Verträglichkeit auf.

Diamanten im Mantel bilden sich durch einen metasomatischen Prozess, bei dem eine COHNS-Flüssigkeit oder -Schmelze Mineralien in einem Gestein löst und durch neue Mineralien ersetzt. (Der vage Begriff COHNS wird häufig verwendet, da die genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist.) Diamanten bilden sich aus dieser Flüssigkeit entweder durch Reduktion von oxidiertem Kohlenstoff (z. B. CO2 oder CO3) oder durch Oxidation einer reduzierten Phase wie Methan. Mit Sonden wie polarisiertem Licht, Photolumineszenz und Kathodolumineszenz kann eine Reihe von Wachstumszonen in Diamanten identifiziert werden. Das charakteristische Muster in Diamanten aus der Lithosphäre umfasst eine nahezu konzentrische Reihe von Zonen mit sehr dünnen Lumineszenzschwingungen und abwechselnden Episoden, in denen der Kohlenstoff von der Flüssigkeit resorbiert und dann wieder gezüchtet wird. Diamanten von unterhalb der Lithosphäre weisen eine unregelmäßigere, fast polykristalline Textur auf, die die höheren Temperaturen und Drücke sowie den Transport der Diamanten durch Konvektion widerspiegelt.

Die häufigste Kristallstruktur von Diamant wird als Diamantkubik bezeichnet. Es besteht aus Einheitszellen (siehe Abbildung), die zusammengestapelt sind. Obwohl die Abbildung 18 Atome enthält, wird jedes Eckatom von acht Einheitszellen und jedes Atom in der Mitte eines Gesichts von zwei geteilt, sodass insgesamt acht Atome pro Einheitszelle vorhanden sind. Jede Seite der Einheitszelle ist 3,57 Angström lang. Ein kubisches Diamantgitter kann als zwei sich durchdringende flächenzentrierte kubische Gitter mit einem um 1/4 der Diagonale entlang einer kubischen Zelle verschobenen Gitter oder als ein Gitter mit zwei Atomen betrachtet werden, die jedem Gitterpunkt zugeordnet sind. Aus einer <1 1 1> -Kristallrichtung betrachtet besteht es aus Schichten, die in einem sich wiederholenden ABCABC ... -Muster gestapelt sind. Diamanten können auch eine ABAB ... -Struktur bilden, die als hexagonaler Diamant oder Lonsdaleit bekannt ist. Dies ist jedoch weitaus seltener und wird unter anderen Bedingungen als kubischer Kohlenstoff gebildet.

Den Diamant kennt man in erster Linie als wertvollen Schmuckstein, der in unterschiedlichen Schmuckstücken, z. B. Ringe, Ohrringe etc. verarbeitet wird. Die während der Verarbeitung entstandenen Bruchstücke und sehr unreine Exemplare werden als Industriediamant in verschiedenen Industriezweigen verwendet. Die häufigste Verwendung geschieht dabei als Polier- und Schleifmittel in Form von Diamantmehl.

Der Diamant wurde im alten Ägypten für eine Darstellung der Sonne gehalten, während die Hindus im alten Indien glaubten, dass sie Blitze anziehen könnten. Die alten Griechen und Römer dachten, Diamanten seien die Tränen der Götter. Diamante symbolisieren auch Treue und Engagement zwischen zwei Menschen in einer Beziehung, weshalb in einigen Kulturen ein Diamantring als Symbol für Verlobung oder Heiratsabsicht gilt.

Diamanten sind weit davon entfernt, gleichmäßig über die Erde verteilt zu sein. Eine Faustregel, die als Cliffords Regel bekannt ist, besagt, dass sie fast immer in Kimberliten im ältesten Teil von Cratons zu finden sind, den stabilen Kernen von Kontinenten mit einem typischen Alter von 2,5 Milliarden Jahren oder mehr. Es gibt jedoch Ausnahmen. Die Argyle-Diamantenmine in Australien, der nach Gewicht größte Diamantenproduzent der Welt, befindet sich in einem mobilen Gürtel, der auch als orogener Gürtel bezeichnet wird. Diese schwächere Zone umgibt den zentralen Kraton, der einer Kompressionstektonik unterzogen wurde. Anstelle von Kimberlit ist das Wirtsgestein Lamproit. Lamproite mit Diamanten, die wirtschaftlich nicht rentabel sind, kommen auch in den USA, Indien und Australien vor. Darüber hinaus finden sich Diamanten im Wawa-Gürtel der kanadischen Provinz Superior und Mikrodiamanten im japanischen Inselbogen in einer Gesteinsart namens Lamprophyre. Kimberliten kommen in engen (1 bis 4 Meter) Deichen und Schwellern sowie in Rohren mit Durchmessern zwischen 75 m und 1,5 km vor. Frisches Gestein ist dunkel bläulichgrün bis grünlich grau, wird aber nach dem Aussetzen schnell braun und bröckelt. Es ist Hybridgestein mit einer chaotischen Mischung aus kleinen Mineralien und Gesteinsfragmenten (Klasten) bis zur Größe von Wassermelonen. Sie sind eine Mischung aus Xenokristallen und Xenolithen (Mineralien und Gesteine, die von der unteren Kruste und dem Mantel getragen werden), Oberflächengesteinsstücken, veränderten Mineralien wie Serpentin und neuen Mineralien, die während des Ausbruchs kristallisierten. Die Textur variiert mit der Tiefe. Die Zusammensetzung bildet mit Karbonatiten ein Kontinuum, wobei letztere zu viel Sauerstoff enthalten, als dass Kohlenstoff in reiner Form vorliegen könnte. Stattdessen ist es im Mineral Calcit (CaCO3) eingeschlossen. Allen drei diamanthaltigen Gesteinen (Kimberlit, Lamproit und Lamprophyr) fehlen bestimmte Mineralien (Melilit und Kalsilit), die mit der Diamantbildung nicht kompatibel sind. In Kimberlit ist Olivin groß und auffällig, während Lamproit Ti-Phlogopit und Lamprophyr Biotit und Amphibol enthält. Sie stammen alle von Magma-Typen, die schnell aus kleinen Mengen Schmelze ausbrechen, reich an flüchtigen Bestandteilen und Magnesiumoxid sind und weniger oxidieren als häufigere Mantelschmelzen wie Basalt. Diese Eigenschaften ermöglichen es den Schmelzen, Diamanten an die Oberfläche zu tragen, bevor sie sich auflösen.

Diamanten sind mit Konzentrationen von höchstens Teilen pro Milliarde im Quellgestein äußerst selten. Vor dem 20. Jahrhundert wurden die meisten Diamanten in Schwemmlandvorkommen gefunden. Lose Diamanten finden sich auch entlang bestehender und alter Küstenlinien, wo sie sich aufgrund ihrer Größe und Dichte tendenziell ansammeln. Selten wurden sie in Gletscherkassen gefunden (insbesondere in Wisconsin und Indiana), aber diese Lagerstätten sind nicht von kommerzieller Qualität. Diese Arten von Ablagerungen wurden aus lokalisierten magmatischen Eingriffen durch Verwitterung und Transport durch Wind oder Wasser abgeleitet. Die meisten Diamanten stammen aus dem Erdmantel, und der größte Teil dieses Abschnitts behandelt diese Diamanten. Es gibt jedoch andere Quellen. Einige Blöcke der Kruste oder Terrane wurden tief genug eingegraben, als sich die Kruste verdickte, so dass sie eine Ultrahochdruckmetamorphose erlebten. Diese haben gleichmäßig verteilte Mikrodiamanten, die keine Anzeichen eines Transports durch Magma zeigen. Wenn Meteoriten auf den Boden treffen, kann die Stoßwelle außerdem Temperaturen und Drücke erzeugen, die hoch genug sind, damit sich Mikrodiamanten und Nanodiamanten bilden können. Mikrodiamanten vom Aufpralltyp können als Indikator für alte Einschlagkrater verwendet werden. Der Popigai-Krater in Russland hat möglicherweise die weltweit größte Diamantlagerstätte, die auf Billionen Karat geschätzt wird und durch einen Asteroideneinschlag gebildet wird. Ein häufiges Missverständnis ist, dass Diamanten aus hochkomprimierter Kohle gebildet werden. Kohle wird aus vergrabenen prähistorischen Pflanzen gebildet, und die meisten datierten Diamanten sind weit älter als die ersten Landpflanzen. Es ist möglich, dass sich in Subduktionszonen Diamanten aus Kohle bilden können, aber auf diese Weise gebildete Diamanten sind selten, und die Kohlenstoffquelle sind eher Carbonatgesteine und organischer Kohlenstoff in Sedimenten als Kohle.

Der Diamant soll für Reinheit und Unbesiegbarkeit stehen. Auch für Schönheit und Kraft soll er bekannt sein. Demjenigen, der ihn trägt soll er Selbstbewusstsein und Entschlossenheit geben, die Gedanken fokussieren und Einsichten vermitteln. Zur Anwendung soll er entweder auf die Stirn gelegt oder über Nacht in ein Glas mit Wasser gegeben werden, was am nächsten morgen getrunken wird. Es heißt, dass er alle Chakren ansprechen kann, jedoch auf das Kronenchakra die größte Wirkung hat.