Bestimmung und Eigenschaften des Diamanten
- Definition des Wortes « Diamant »
- Charakteristika
- Kristalline Struktur
- Kristalline Morphologie
- Definition der verwendeten Begriffe
- Morphologische Klassifizierung der Edelsteine
Definition des Wortes Diamant
Das Wort Diamant stammt vom lateinischen Adjektiv adamas, adamantis ab. Der Diamant besteht aus kristallisiertem reinem Kohlenstoff und ist sehr hart (Index 10 auf der Härteskala, die von 1 bis 10 reicht).
Das Wort Diamant hat von seinem Ursprung her die Bedeutung unbesiegbar, was angesichts seiner hohen Härte kaum überrascht. Der Diamant hat unter den in der Juwelierbranche verwendeten Steinen die höchsten physikalischen Eigenschaften.
Charakteristika
- Familie: diamant
- Chemische Zusammensetzung: C, reiner Kohlenstoff
- Härte: 10
- Spaltung: perfekt
- Dichte: von 3,51 bis 3,53
- Lichtbrechungsindex: von 2,417 bis 2,419 (Einfachbrechung)
- Doppelbrechung: keine
- Pleochroismus: fehlt
- Streuung: 0,044
- Farben:
Kristalline Struktur
Der Diamant ist ein aus Kohlenstoff zusammengesetztes Mineral. Die Zusammensetzung dieses Edelsteins ist die einfachste - alle anderen Edelsteine bestehen aus chemischen Verbindungen. Der Diamant weist gelegentlich Spuren von Stickstoff auf, die bis zu 0,20% erreichen können, auch kann er einen sehr geringen Anteil von Fremdkörpern enthalten.
Der Diamantkristall hat sich durch Wiederholung und Auftürmen von Kohlenstoffatomen in allen drei Dimensionen gebildet.
Diese kann man mit kubischen Vierecken vergleichen, in deren Zentrum sich die Masse des Atoms konzentriert und deren vier Scheitelpunkte ein Elektron haben. Jedes Atom ist über sehr feste und sehr kurze Verbindungen mit den anderen Atomen verbunden. Diese Verbindungen werden als kovalent bezeichnet und das Zentrum eines jeden dieser Atome hat zu seinem Nachbarn eine Entfernung von höchstens 1,54 Angström, d.h. 0,000000154 mm.
Die Tatsache, dass die atomaren Verbindungen des Diamanten sehr kurz sind, erklärt zum Teil, warum der Diamant so hart ist.
Graphit, das ebenfalls aus Kohlenstoff besteht, ist ein weiches Material, dessen Atome im Gegensatz zum Diamanten sehr weit von einander entfernt und schwach verbunden sind. Wenn man diese beiden Mineralien (Diamant und Graphit) vergleicht, die beide aus Kohlenstoff bestehen, so ist das Ergebnis faszinierend: der eine ist sehr hart (Diamant), während der andere weich ist (Graphit).
Kristalline Morphologie
In einem kristallisierten Mineral wie dem Diamanten sind die Atome gleichmäßig verteilt.
Aufgrund seiner bevorzugten Ausrichtungen hat der Diamant besondere Eigenschaften, weshalb er als Polyeder in Erscheinung tritt.
Daher kann man ihn als Kristall bezeichnen.
Die Flächen dieses Kristalls haben sich während der Entstehung parallel zueinander verschoben.
Der Diamant kristallisiert im kubischen System (Definition dieses Begriffes s.u.). Seine kristallinen Formen sind also zahlreich. Hauptsächlich:
- Oktaeder: 8 dreieckige Flächen, 12 Grate, 6 Spitzen.
- Dodekaeder: 12 fünfeckige Flächen, 30 Grate, 20 Spitzen.
- Kubus: 6 Flächen, 12 Grate, 8 Spitzen.
- Rhombendodekaeder: 12 rautenförmige Flächen, 24 Grate, 14 Spitzen.
Es gibt drei kristalline Formen, die am häufigsten auftreten:
- Oktaeder
- Dodekaeder
- Kubus
Es gibt auch besondere kristalline Formen, die als Zwillingsformen bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um zwei oder mehr Kristalle, die sich verbunden und zusammengefügt haben. Sie dringen ineinander ein. Diese Art von Stein weist sehr häufig einspringende Winkel auf.
Andere kristalline Formen des Diamanten werden nicht in der Juwelierbranche sondern einzig in der Industrie verwendet. Hierzu zählen: Bort (oder Boart), Shot Bort, Carbonado, Framesit, Stewartit usw.
Definition der verwendeten Begriffe
Lichtbrechungsindex
Am Refraktometer wird der Lichtbrechungsindex eines Steins nach dem Prinzip der totalen Reflexion abgelesen. Wenn der Stein der Klinge des Refraktometers positioniert wird, reflektiert er die Lichtstrahlen. Sie durchdringen eine Skala, deren durchsichtiger Teil den Strahlen entspricht, die aus dem Konus herausreflektiert werden, und der dunkle Teil entspricht dem halben Konus mit eingeschränkter Brechung. Die beiden Bereiche sind durch eine grüne Linie abgetrennt. Der Lichtbrechungsindex wird in diesem Bereich abgelesen.
Doppelbrechung
Isotrope Edelsteine haben einfache Lichtbrechung (nur ein Lichtbrechungsindex).
Anisotrope Edelsteine haben zweifache Lichtbrechung (zwei Lichtbrechungsindices).
Während der Messung des Lichtbrechungsindex an einem anisotropen Stein kann man das Vorhandensein von zwei Indices feststellen. Dreht man den Stein auf seiner Tafel, können diese beiden Indices schwanken.
Die doppelte Lichtbrechung ist das Vorhandensein zweier Lichtbrechungsindices und die maximale Abweichung zwischen diesen beiden.
Pleochroismus
Mit Hilfe eines Dichroskops wird der Pleochroismus von Edelsteinen mit doppelter Lichtbrechung untersucht.
Isotrope Edelsteine haben in allen Richtungen die gleiche Farbe. Man bezeichnet sie als Monochroide.
Anisotrope Edelsteine verdoppeln die Lichtstrahlen, die sie durchdringen. Die beiden Strahlen, die aus dem Stein austreten, haben zwei eigene Richtungen und werden im rechten Winkel polarisiert.
Streuung
Wenn der Strahl eines weißen Lichts in einen Stein mit einfacher Lichtbrechung eindringt, wird er in die Spektralfarben zerlegt und liefert ein Farbspektrum von Rot bis Violett: Dies ist das Phänomen der Streuung (Dispersion). Die Messung des Streuungskoeffizienten geschieht mit Hilfe eines Spektroskops.
Morphologische Klassifizierung der Edelsteine
Es gibt drei große Gruppen:
Amorphe Edelsteine
keine saubere kristalline Struktur.
Opal - Bernstein - Gagat - Obsidian.
Diese Edelsteine werden als isotrop bezeichnet.
kristallisierte Edelsteine
1. Gruppe |
2. Gruppe |
3. Gruppe |
|---|---|---|
| Kubisches System | Längliche Kristalle, bei denen die Kanten der jeweiligen Sektion gleich sind | Längliche Kristalle, bei denen die Kanten der Sektion nicht gleich sind |
Kubus: Fluorit - Diamant Oktaeder: Fluorit - Spinell - Diamant Rhombendodekaeder: Granat - Diamant |
Quadratisches System: Zirkon - Rutil Hexagonales System: Beryll - Apatit Rhomboedrisches System: Quartz - Turmalin - Korund - Kalazit |
Orthorhombisches System: Topaz - Peridot - Chrysoberyll Monoklisches System: Spondumen - Gips - Mondstein - Malachit Triklisches System: Axinit |
| Diese Edelsteine werden als isotrop bezeichnet |
Diese Edelsteine werden als anisotrop monoaxial bezeichnet |
Diese Edelsteine werden als anisotrop biaxial bezeichnet |
Mikrokristallisierte Edelsteine
Verbindung von Quartz-Mikrokristallen.
Chalcedon.