Diamant

Ondanks dat het de hardste natuurlijke substantie op aarde is, wordt diamant geclassificeerd als 'goed' voor taaiheid vanwege de perfecte splijting in vier richtingen. Intense impacten in specifieke richtingen tijdens dagelijks gebruik kunnen leiden tot breuken en beschadigingen van de steen.

Diamant is zeer stabiel onder alledaagse omstandigheden, met uitstekende weerstand tegen lichtblootstelling, hitte en gebruikelijke huishoudelijke detergenten. Het blijft onaangetast door vochtige of droge omstandigheden, en vervuiling veroorzaakt weinig tot geen verandering in het uiterlijk.

Diamond is een vaste vorm van pure koolstof met zijn atomen gerangschikt in een kristal. Vaste koolstof komt in verschillende vormen voor die bekend staan als allotropen, afhankelijk van het type chemische binding. De twee meest voorkomende allotropen van pure koolstof zijn diamant en grafiet. In grafiet zijn de bindingen sp-orbitale hybriden en de atomen vormen vlakken met elk gebonden aan drie dichtstbijzijnde buren op 120 graden van elkaar. In diamant zijn ze sp en de atomen vormen tetraëders met elk gebonden aan vier naaste buren. Tetraëders zijn stijf, de bindingen zijn sterk en van alle bekende stoffen heeft diamant het grootste aantal atomen per volume-eenheid, en daarom is het zowel het moeilijkste als het minst samendrukbare. Het heeft ook een hoge dichtheid, variërend van 3150 tot 3530 kilogram per kubieke meter (meer dan drie keer de dichtheid van water) in natuurlijke diamanten en 3520 kg / m in pure diamant. In grafiet zijn de banden tussen de naaste buren nog sterker, maar de banden tussen de vlakken zijn zwak, zodat de vlakken gemakkelijk langs elkaar kunnen glijden. Zo is grafiet veel zachter dan diamant. De sterkere bindingen maken grafiet echter minder ontvlambaar. Diamanten zijn aangepast voor veel toepassingen vanwege de uitzonderlijke fysieke eigenschappen van het materiaal. Van alle bekende stoffen is het de moeilijkste en minst samendrukbare. Het heeft de hoogste thermische geleidbaarheid en de hoogste geluidssnelheid. Het heeft een lage adhesie en wrijving, en de thermische uitzettingscoëfficiënt is extreem laag. De optische transparantie strekt zich uit van het verre infrarood tot het diepe ultraviolette en heeft een hoge optische spreiding. Het heeft ook een hoge elektrische weerstand. Het is chemisch inert, reageert niet met de meeste corrosieve stoffen en heeft een uitstekende biologische compatibiliteit.

Diamanten in de mantel worden gevormd door een metasomatisch proces waarbij een COHNS-vloeistof of -smelt mineralen oplost in een gesteente en ze vervangt door nieuwe mineralen. (De vage term COHNS wordt vaak gebruikt omdat de exacte samenstelling niet bekend is.) Diamanten worden gevormd uit deze vloeistof ofwel door reductie van geoxideerde koolstof (bijv. CO2 of CO3) of oxidatie van een gereduceerde fase zoals methaan. Met behulp van sondes zoals gepolariseerd licht, fotoluminescentie en kathodoluminescentie kan een reeks groeizones in diamanten worden geïdentificeerd. Het karakteristieke patroon in diamanten uit de lithosfeer omvat een bijna concentrische reeks zones met zeer dunne oscillaties in luminescentie en afwisselende episodes waarin de koolstof wordt geresorbeerd door de vloeistof en vervolgens weer wordt aangegroeid. Diamanten van onder de lithosfeer hebben een meer onregelmatige, bijna polykristallijne textuur, wat de hogere temperaturen en drukken weergeeft, evenals het transport van de diamanten door convectie.

De meest voorkomende kristalstructuur van diamant wordt diamantcubic genoemd. Het is gevormd uit eenheidscellen (zie de afbeelding) die op elkaar zijn gestapeld. Hoewel er 18 atomen in de figuur zijn, wordt elk hoekatoom gedeeld door acht eenheidscellen en wordt elk atoom in het midden van een vlak gedeeld door twee, dus er zijn in totaal acht atomen per eenheidscel. Elke zijde van de eenheidscel heeft een lengte van 3,57 Angström. Een kubusvormig diamantrooster kan worden gezien als twee in elkaar grijpende kubusvormige roosters met een vlak gecentreerd waarvan één 1/4 van de diagonaal is verplaatst langs een kubieke cel, of als één rooster met twee atomen die bij elk roosterpunt horen. Gezien vanuit een <1 1 1> kristallografische richting, is het gevormd uit lagen gestapeld in een herhalend ABCABC ... patroon. Diamanten kunnen ook een ABAB ... -structuur vormen, die bekend staat als hexagonale diamant of lonsdaleiet, maar dit komt veel minder vaak voor en wordt onder andere omstandigheden gevormd dan kubische koolstof.

De naam diamant is afgeleid van het oude Griekse ἀδάμας (adámas), "eigen", "onveranderlijk", "onbreekbaar", "ongetemd", van ἀ- (a-), "un-" + δαμάω (damáō), "I overweldigen "," Ik tem ". Men denkt dat diamanten voor het eerst werden herkend en gedolven in India, waar vele eeuwen geleden belangrijke alluviale afzettingen van de steen gevonden konden worden langs de rivieren Penner, Krishna en Godavari. Diamanten zijn in India al minstens 3.000 jaar, maar waarschijnlijk 6.000 jaar bekend. Diamanten worden als edelstenen gekoesterd sinds ze als religieuze iconen in het oude India werden gebruikt. Het gebruik ervan in graveerwerktuigen dateert ook uit de vroege menselijke geschiedenis. De populariteit van diamanten is sinds de 19e eeuw gestegen door een toegenomen aanbod, verbeterde snij- en polijsttechnieken, groei in de wereldeconomie en innovatieve en succesvolle reclamecampagnes. In 1772 gebruikte de Franse wetenschapper Antoine Lavoisier een lens om de zonnestralen op een diamant in een atmosfeer van zuurstof te concentreren, en toonde aan dat het enige product van de verbranding kooldioxide was, wat bewijst dat diamant uit koolstof bestaat. Later in 1797 herhaalde en breidde de Engelse chemicus Smithson Tennant dat experiment uit. Door aan te tonen dat bij verbranding van diamant en grafiet dezelfde hoeveelheid gas vrijkomt, stelde hij de chemische gelijkwaardigheid van deze stoffen vast.

Er werd gedacht dat de diamant de zon voorstelde in het oude Egypte, terwijl hindoes in het oude India geloofden dat ze bliksem konden aantrekken. Oude Grieken en Romeinen dachten dat diamanten de tranen van de goden waren. Diamants symboliseren ook trouw en toewijding tussen twee mensen in een relatie, wat de reden is waarom een diamanten ring in sommige culturen een symbool van verloving of intentie tot trouwen is.

Diamanten zijn verre van gelijkmatig over de aarde verdeeld. Een vuistregel die bekend staat als de regel van Clifford stelt dat ze bijna altijd worden aangetroffen in kimberlieten op het oudste deel van cratons, de stabiele kernen van continenten met een typische leeftijd van 2,5 miljard jaar of meer. Er zijn echter uitzonderingen. De Argyle-diamantmijn in Australië, de grootste producent van diamanten in gewicht ter wereld, bevindt zich in een mobiele gordel, ook wel bekend als een orogene gordel, een zwakkere zone rond het centrale craton die compressietektoniek heeft ondergaan. In plaats van kimberliet is het gastgesteente lamproiet. Lamproites met diamanten die economisch niet levensvatbaar zijn, komen ook voor in de Verenigde Staten, India en Australië. Bovendien worden diamanten in de Wawa-gordel van de Superior-provincie in Canada en microdiamanten in de eilandboog van Japan gevonden in een soort gesteente dat lamprophyre wordt genoemd. Kimberlieten zijn te vinden in smalle (1 tot 4 meter) dijken en dorpels, en in buizen met diameters die variëren van ongeveer 75 m tot 1,5 km. Vers gesteente is donker blauwachtig groen tot groenachtig grijs, maar wordt na blootstelling snel bruin en brokkelt af. Het is hybride gesteente met een chaotisch mengsel van kleine mineralen en rotsfragmenten (klasten) tot de grootte van watermeloenen. Ze zijn een mengsel van xenocrysts en xenoliths (mineralen en gesteenten die vanuit de onderste korst en mantel worden meegevoerd), stukken gesteente aan het oppervlak, veranderde mineralen zoals serpentijn en nieuwe mineralen die kristalliseerden tijdens de uitbarsting. De textuur varieert met de diepte. De samenstelling vormt een continuüm met carbonatieten, maar deze hebben te veel zuurstof om koolstof in zuivere vorm te laten bestaan. In plaats daarvan zit het opgesloten in het mineraal calciet (CaCO3). Alle drie de diamantdragende gesteenten (kimberliet, lamproiet en lamprophyre) missen bepaalde mineralen (meliliet en kalsiliet) die niet compatibel zijn met diamantvorming. In kimberliet is olivijn groot en opvallend, terwijl lamproiet Ti-phlogopiet heeft en lamprophyre biotiet en amfibool heeft. Ze zijn allemaal afgeleid van magmatypen die snel uit kleine hoeveelheden smelt losbarsten, rijk zijn aan vluchtige stoffen en magnesiumoxide en minder oxiderend zijn dan meer gebruikelijke mantelsmeltingen zoals basalt. Door deze eigenschappen kunnen de melts diamanten naar de oppervlakte dragen voordat ze oplossen.

Diamanten zijn uiterst zeldzaam, met concentraties van maximaal delen per miljard in brongesteente. Vóór de 20e eeuw werden de meeste diamanten gevonden in alluviale afzettingen. Losse diamanten worden ook gevonden langs bestaande en oude kusten, waar ze de neiging hebben zich op te hopen vanwege hun grootte en dichtheid. Zelden zijn ze gevonden in de ijstijd (vooral in Wisconsin en Indiana), maar deze afzettingen zijn niet van commerciële kwaliteit. Dit soort afzettingen zijn afkomstig van plaatselijke stollingsinvloeden door verwering en transport door wind of water. De meeste diamanten komen uit de aardmantel, en het grootste deel van deze sectie behandelt die diamanten. Er zijn echter andere bronnen. Sommige blokken van de korst, of terranen, zijn diep genoeg begraven toen de korst dikker werd, zodat ze een ultrahoge drukmetamorfose ondergingen. Deze hebben gelijkmatig verdeelde microdiamanten die geen teken van transport door magma vertonen. Bovendien, wanneer meteorieten de grond raken, kan de schokgolf voldoende hoge temperaturen en drukken produceren om microdiamanten en nanodiamanten te vormen. Impact-type microdiamanten kunnen worden gebruikt als een indicator van oude inslagkraters. De Popigai-krater in Rusland heeft mogelijk 's werelds grootste diamantafzetting, geschat op triljoenen karaat, en gevormd door een asteroïde-inslag. Een veel voorkomende misvatting is dat diamanten worden gevormd uit sterk samengeperste steenkool. Steenkool wordt gevormd uit begraven prehistorische planten, en de meeste gedateerde diamanten zijn veel ouder dan de eerste landplanten. Het is mogelijk dat diamanten kunnen worden gevormd uit steenkool in subductiezones, maar diamanten die op deze manier worden gevormd, zijn zeldzaam, en de koolstofbron is waarschijnlijker carbonaatgesteenten en organische koolstof in sedimenten dan steenkool.

Diamant wordt beschouwd als een van de meest krachtige stenen. Er wordt gezegd dat de steen toegang biedt tot goddelijke energie en vaak wordt gebruikt om liefde, respect en emotionele groei aan te trekken, terwijl de aura wordt gereinigd van negativiteit. Het wordt vaak gedragen op het Derde Oog-chakra om de mentale helderheid te verbeteren en helende energie te geven aan het fysieke lichaam.