Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Diamanty stále vábí

Lom a odraz světla v barevných variacích
Publikováno: Vesmír 81, 87, 2002/2

Diamantovou horečku v jižní Africe odstartoval v polovině 19. století zcela náhodný nález mezi holandskými přistěhovalci na farmě „De Kalk“ v povodí řeky Oranje. Tehdy si Schalk van Niekerk, muž pozorný a s podobou diamantu obeznámený, povšiml při návštěvě farmy svého souseda pana Jacobse dětí hrajících starou římskou hru: pět oblázků se položí na hřbet pěsti, vyhodí se do vzduchu a mají se pokud možno všechny střelhbitě chytit. Jacobsovy děti si nic netušíce pohazovaly také s jednadvacetiačtvrtkarátovým diamantem. Van Niekerk se nabídl, že podivný kámen odkoupí, ale paní Jacobsová se té myšlence usmála a darovala mu ho s výrazem: „Když vám to udělá radost...“ Přes několik dalších osob se kámen, prodaný už za 500 liber a určený jako diamant, dostal pod názvem „Heureka“ do Londýna. Tam byl vybroušen a jako briliant má hmotnost 10,73 ct. U Christie’s byl r. 1946 nabízen za 5700 liber a svou pouť zakončil zásluhou koncernu De Beers opět v Jihoafrické republice, v Hornickém muzeu u Kimberley, poblíž vytěženého diamantového dolu „Big Hole“.

Jiný surový diamant (o hmotnosti 83,5 ct) našel domorodý pastevec u Griquatownu. Směnil ho s farmářem za 500 ovcí, 10 volů a 1 koně... ale to už je historie diamantu nazvaného „Hvězda jižní Afriky“, který po vybroušení do briliantové slzy má hmotnost 47,69 ct a jeho poslední dosažená cena při prodeji se vyšplhala až na 225 000 liber.

Diamanty se jako minerální druh vyskytují ve svrchní části zemské kůry poměrně řídce. Jsou však velmi vyhledávané, počet těžených ložisek i jejich produkce překvapují vysokými čísly. Celosvětová těžba dosáhla (podle Terraconsult Antverpy 1999) r. 1998 téměř 120 milionů karátů. 1)

Na celkové světové těžbě se nejvýznamnější měrou podílejí Afrika (61,5 milionu ct) a Austrálie (40,92 milionu ct), zbývajících 17,3 milionu ct připadá na Asii (především Rusko) a Ameriku. Produkce některých ložisek je jen odhadována. Výtěžnost závisí na typu ložiska a může být i značně proměnlivá, od 0,03 ct/t v Namibii po dosud nejvyšší 2,40 ct/t na australském primárním ložisku Argyle. Z hlediska možného použití se hodnotí také poměr neprůhledných až opakních (technických) diamantů k dokonale čistým (klenotnickým) a podobně i poměr diamantů nevhodně zbarvených k atraktivně zbarveným až dokonale bezbarvým. Někdy bývá z celé produkce ložiska pouze 5–10 % klenotnicky využitelných (tak je tomu např. v Austrálii na ložisku Argyle), na tradičních jihoafrických nalezištích je využitelnost mnohem vyšší, 16–76 %.

V oboru mineralogie si specifičnost drahých kamenů (zhruba 130 z celkového počtu asi 3700 minerálních druhů) vynutila vznik vědní disciplíny zvané gemologie. I když metody výzkumu jsou podobné, v gemologii se aplikují ty, které nejsou destruktivní. Vše, co se týká diamantů, je však i v tomto vědním oboru významně odlišné od toho, co souvisí s ostatními barevnými drahými kameny, natož pak s organogenními produkty, jako jsou perly, korály, slonovina ad.

Specifičnost se projevuje už od počátečního třídění diamantů v surovém stavu. Zcela samostatným oborem je broušení diamantů, které je v mnohém natolik odlišné, že je k němu nutné speciální zaškolení. Pro brusiče, kteří dají diamantu dokonale vyniknout dobře zvoleným a propočítaným brusem, a pro klenotníky, kteří umocní jeho krásu ve výjimečném šperku, je gemolog partnerem, který teoretickými poznatky pomáhá praxi, a tím i výslednému procesu.

Diamantové repetitorium
Chemicky je diamant čistý uhlík; do jeho plošně centrované kubické atomové mřížky vstupují stopově i dusík, bor a dalších 11 prvků, které mají určitý vliv na zbarvení. Ačkoliv příčiny zbarvení nejsou dosud zcela vysvětleny, všechny žluté diamanty vykazují přítomnost železa, růžově červené manganu a modré hliníku. Barva diamantu se pohybuje v kategorii bezbarvý až zbarvený. Obvykle mívá světlé odstíny všech barevných tónů, ale nejčastější je nažloutlý a našedlý, se všemi možnými přechody až do neprůhledné černé formy známé jako ballas, bort nebo karbonado. Pro vybroušené bezbarvé či téměř bezbarvé až světle tónované barevnější diamanty slouží při jejich třídění speciální standardní stupnice. Jednoduše značený systém standardů používá Gemologický institut americký (GIA). Je vyjádřen písmeny abecedy od D do Z. Výraznější barevné diamanty jsou v klenotnické praxi nazývány „fancy“.

Z intenzivních výzkumů v posledních desetiletích vyplynulo např. třídění diamantů podle chemizmu a struktury (viz rámeček).

Krystalografická symetrie je (až na výjimky, viz rámeček) krychlová, nejhojnější jednoduché tvary diamantu jsou osmistěn {111}, dvanáctistěn {110} a krychle {100} nebo jejich spojky, dvojčatně srůstá podle jedné z ploch osmistěnu, podle níž tvoří i dvojčatné lamely.

Diamant může být průhledný až neprůhledný, jeho lesk je diamantový a lom bývá štěpinovitý až téměř lasturnatý, s dokonalou štěpností podle plochy osmistěnu.

Vrypová tvrdost podle Mohse je 10 a diamant je posledním členem etalonové řady, kterou se školáci učí jako stupnici tvrdosti. Ačkoliv je diamant krychlově souměrný a opticky izotropní, jeho tvrdost je poněkud anomální. Největší je na ploše osmistěnu, proto se diamanty brousí přísně orientovaně ve směru krystalografických os, tedy kolmo ke směru růstu. Broušení je zdlouhavý proces, při němž se používají diamantové nástroje a brusné pasty. Směr brusu se musí volit velmi pečlivě.

Jedinou stejně tvrdou látkou jako diamant je syntetický nitrid boru BN (borazon), který je technicky dokonce lepší, protože je na vzduchu stálý ještě při 1900 °C. Naproti tomu diamant shoří už při teplotě kolem 800 °C, za nepřístupu vzduchu přechází od teploty 1200 °C na grafit.

Vzhledem k těsnému uspořádání atomů uhlíku v mřížce diamantu odpovídá jeho hustota 3,52 g/cm?3 (kolísá mezi 3,47–3,56 g/cm3). Velmi vysoký je rovněž index lomu, odpovídající hodnotě 2,418 (2,4175–2,4190). Ačkoliv je to minerál opticky izotropní, často bývá anomálně dvojlomný. Dvojlom je považován za napěťový, jeho velikost je 0,0005. Zajímavé je, že byly pozorovány i dvojčatné lamely, z nichž každá je samostatně dvojlomná. (To by mohlo naznačovat nekrychlovou symetrii a výzkum v tomto směru ještě musí prokázat, zda nejde o formu lonsdaleitu.) Diamant má i vysokou disperzi, ale vzhledem k značně vysokému indexu lomu je disperze nepoměrně nižší a tvoří tak určitou výjimku. Ačkoliv hranolové spektrum barev produkované disperzním kamenem je vidět hlavně v bezbarvých diamantech, lze ho najít také u diamantů výrazněji zbarvených, i když je maskováno jejich vlastní barvou.

Luminiscence pod krátkovlnným i dlouhovlnným ultrafialovým světlem je u diamantu různá a v různých barvách (modravých, bílých, žlutavých, zelenavých až do světle oranžových). Pod rentgenovým zářením je fluorescence většinou výrazněji modrá, žlutá a zelená. Diamant je pro rentgenové záření zcela propustný, čímž se liší od svých imitací, jako jsou např. syntetický stronciumtitanát, nazývaný také fabulit, zirkon, olovnaté sklo, syntetický rutil a syntetická kubická zirkonie (CZ nebo též djevalit).

Absorpční čáry ve viditelném spektru jsou pro sérii žlutých „Cape“ diamantů 415 nm, pro sérii hnědých 504 nm.

Zušlechťování diamantu
V posledních deseti až dvaceti letech se zušlechťování diamantu provádí ozařováním, mnohdy se změnami teploty, nebo se dociluje barevných variant difuzním barvením povrchu (ty mají však jiné absorpční čáry). Jinou úpravou je laserové odvrtávání vad a nečistot kamene, které se potom nahradí plnidly s vlastnostmi více či méně diamantu podobnými. Často se tak čistota diamantů zlepší až o několik stupňů, je však třeba dát pozor při jejich zasazování.

Formy brusu diamantů se vyvíjely po staletí. Zpočátku jednoduché tříploché nebo šestiploché tvary, sbíhavé do vrcholu, se nazývaly routy. Objev optických zákonitostí umožnil využít lom a maximální odraz světla do briliantového brusu, který různí autoři různě modifikují. Stále se však hledají nové možnosti a i moderní brusy jsou dnes již překonány. Cesty světla v diamantu umožňují rozvinout fantazii k formám zcela nevídaným a v minulosti i těžko představitelným.

Poznámky

1) ct = metrický karaát, platný od r. 1914, odpovídá 0,2 g; jako standard byl odvozen od váhy jednoho semínka z lusku rohovníku obecného (Ceratonia siliqua), arab. (kharrub, ř. (karation, který je u nás znám pod lidovým názvem „svatojánský chléb“. Jeho semínka se používala při jemném vážení už ve starověku.

Zcela jiné karátové vyjádření se používá u darhých kovů. Pro zlato, které má v nejčistší 24 Kt, vyjadřuje karátový údaj, kolik dílů zlata připadá na 1000 dílů slitiny; 1 Kt = 1/24, tzn. u 14Kt zlata je v 1000 dílech slitiny 583,33 dílů zlata (puncovním zákonem je u nás stanoven podíl 585/1000, což odpovídá 14,04 karátu).

  • Typ I obsahuje jako hlavní příměs dusík. Jsou-li atomy dusíku ve shlucích a neovlivňují barvu, pak jde o typ Ia; jsou-li atomy dusíku rozptýlené v mřížce, vzniká žlutá barva tzv. „Cape“ série. Většina přírodních diamantů (asi 95 %) jsou Ia nebo směsi Ia a Ib, zatímco syntetické diamanty jsou pouze typu Ib.

  • Typ II neobsahuje žádný dusík; typ IIa neobsahuje vůbec žádné příměsi a je v přírodě vzácný; velmi vzácný je také typ IIb (např. známý modrý diamant „Hope“). Obsahuje na místě uhlíkových atomů atomy boru, což způsobuje částečnou elektrickou vodivost a soudí se, že také modrou barvu. Diamanty, které získaly modrou barvu ozářením, však tuto částečnou elektrickou vodivost nevykazují.

  • Typ III má hexagonální strukturu místo kubické. Objevila jej v meteoritu Ďáblova kaňonu Kethleen Lonsdaleová, proto byl nazván lonsdaleit.

  • Tepelná vodivost diamantů je 5krát větší než u mědi a 25–65krát větší než u safíru, dosahuje hodnoty 1000 (u typu I) až 2600 W m–1 °C–1 (u typu II). Vodivost je dobrou identifikační vlastností, která se od r. 1979 úspěšně využívá při výrobě různých zkoušecích zařízení. Má však také svá úskalí a je nutné ji kontrolovat i jinou metodou.


  • Soubory

    DATA A SOUVISLOSTI - Diamant: 2002_002.pdf (1 MB)
    Článek ve formátu PDF: 2002_V083-089.pdf (2 MB)

    Diskuse

    Žádné příspěvky