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    Diamante

    Carbonio puro cristallizzato - C

    CLASSE MINERALOGICA: elemento nativo
    GRUPPO: monometrico
    SISTEMA: cubico (gruppo spaziale: Fd3m)
    ABITO: spesso è quello tipico ottaedrico, ma si può trovare con abito cubico, tetraedrico, rombododecaedrico ed in abiti più complessi anche arrotondati ed in geminati
    DUREZZA: 10 (variabile a seconda delle direzioni)
    PESO SPECIFICO: 3,52
    INDICE DI RIFRAZIONE: n=2,417 (monorifrangente)
    DISPERSIONE: 0,044
    COLORE: giallo, incolore, verde, bruno arancio, viola, blu, rosso, nero
    LUCENTEZZA: adamantina
    TRASPARENZA: trasparente (può essere in alcuni casi anche opaco)
    SFALDATURA: distinta, parallelamente alle facce dell'ottaedro
    FRATTURA: complessa, raramente concoide
    GENESI: il diamante si forma in condizioni di pressione e temperatura elevatissime, all'interno del mantello terrestre e viene portato in superficie attraverso dei condotti (camini kimberlitici) grazie alla risalita di magmi ultrabasici. Oltre che in queste rocce (kimberliti) troviamo anche diamanti in giacimenti secondari (placers, d'origine alluvionale)
    PLEOCROISMO: assente
    FLUORESCENZA: da debole a forte, di solito azzurra, ma anche gialla, arancio, verde o rosa
    GIACIMENTI: diamanti si trovano principalmente in Australia, Botswana, Rep. Democratica del Congo, Russia, Rep. Sudafricana, Namibia, in minor parte si rinvengono in Lesotho, Sierra Leone, Tanzania, Angola, Brasile (Minas Gerais), India (il più antico giacimento conosciuto di diamanti); inoltre vi sono giacimenti dalle potenzialità non ancora definite in Canada e Cina 

    » Glossario Diamanti » Domande Frequenti» Le 4C


    Il diamante è una delle tante forme allotropiche in cui può presentarsi il carbonio; in particolare, il diamante è costituito da un reticolo cristallino di atomi di carbonio disposti secondo una struttura tetraedrica.

    Cenni storici

    Si pensa che i diamanti siano stati inizialmente riconosciuti ed estratti in India, dove furono trovati significativi depositi alluvionali della pietra lungo i fiumi Penner, Krishna e Godavari. Qui i i diamanti erano utilizzati nelle icone religiose, ed è probabile che fossero noti e considerati preziosi già 6000 anni fa. Si trovano infatti riferimenti ai diamanti nei testi in Sanscrito: l'Arthashastra di Kautilya ne menziona il commercio, opere buddiste, dal IV secolo a.C. in poi descrivono il diamante come pietra molto nota e preziosa, anche se non contengono indicazioni circa le tecniche di taglio. Un altro testo indiano, scritto all'inizio del III secolo descrive la resistenza, la regolarità, la brillantezza, la capacità di graffiare i metalli e le buone proprietà di rifrazione come qualità desiderabili di un diamante . Golconda fu uno dei principali mercati diamantiferi e per secoli il suo nome fu sinonimo di ricchezza. I diamanti giunsero nella Roma antica dall'India e vi sono chiari riferimenti circa il loro utilizzo come strumenti d'incisione. Un'opera cinese del III secolo a.C. cita: «Gli stranieri li indossano [i diamanti] nella convinzione che essi possano allontanare da loro gli influssi maligni». I cinesi, che non hanno trovato i diamanti nel loro paese, inizialmente non li hanno considerati come gioielli mentre da secoli viene apprezzata la giada. Fino al XVIII secolo i diamanti provenivano esclusivamente dall'India o dal Borneo e solo nel 1725 in Brasile, nello stato di Minas Gerais, furono trovati i primi campioni di diamante provenienti dal Sudamerica e successivamente, nel 1843, fu rinvenuto il carbonado, un aggregato microcristalino di diamante, di colore bruno-nero, impiegato nell'industria. Il primo ritrovamento in Sudafrica avvenne nel 1867, nei pressi delle sorgenti dell'Orange, e fino al 1871 vennero sfruttati unicamente i giacimenti di tipo alluvionale. In seguito si scoperse l'esistenza dei camini diamantiferi dei quali il più noto è costituito dalla miniera di Kimberley, dalla quale prende il nome la roccia madre del diamante: la kimberlite. Nel 700 sono stati scoperti giacimenti nel Borneo, ciò che diede inizio al commercio del diamante nel sud-est asiatico. Con l'esaurimento delle risorse indiane, avvengono significative scoperte in Brasile (1725) e Sud Africa (Kimberley, 1867). Il Sud Africa divenne quindi il principale centro mondiale per la ricerca e quindi la produzione di questa preziosissima gemma. La popolarità dei diamanti è aumentata a partire dal XIX secolo grazie alla maggiore offerta, al miglioramento delle tecniche di taglio e lucidatura, alla crescita dell'economia mondiale e anche grazie ad innovative campagne pubblicitarie di successo. Nel 1813, Humphry Davy usò una lente per concentrare i raggi del sole su un diamante in un ambiente di ossigeno e dimostrò che l'unico prodotto della combustione era il biossido di carbonio, provando così che il diamante è un composto di carbonio. In seguito egli dimostrò che in un ambiente privo di ossigeno il diamante si converte in grafite.

    Struttura cristallina 
    I cristalli del diamante possono avere la forma di un ottaedro o di un esacisottaedro, talvolta con le facce curve. Talora, sulle facce dell'ottaedro, si possono notare delle trigoni, ossia delle incisioni triangolari. Alcune gemmazioni possono portare a cristalli piatti a forma di triangolo smussato.
    Altre forme in cui si presenta sono i rombododecaedri ed i cubi; tuttavia meno rari, comunque, sono i cristalli esacisottaedrici, cubici e dodecaedrici. Non mancano inoltre cristalli geminati o a simmetria tetraedrica.

    Origine e giacimenti
     
    Il diamante ha origine nel mantello, successivamente i cristalli vengono portati alla superficie da condotti vulcanici mediante eruzione attraverso una roccia contenente molta olivina, detta kimberlite. In seguito, mediante erosione, la kimberlite viene sgretolata liberando i diamanti nella zona circostante in depositi secondari. Forme in cui si presenta in natura: Diamante in forma ottaedrica ritrovato su kimberlite il colore è vario così come le dimensioni dei cristalli che raramente sono più grandi di una nocciola. Fino al 1988, il record di grandezza del diamante spettava al diamante detto "Cullinan", trovato nel 1905 nella miniera di Premier (provincia Sudafricana del Transvaal). Perfetto nella sua limpidezza e nel colore, pesava 3.025 carati (605 grammi) allo stato grezzo; fu quindi tagliato ottenendo 105 pietre lavorate, di cui le più grandi pesavano 516,5 e 309 (fino al 1988 le più grandi gemme di diamante mai lavorate).

    L'estrazione del diamante

    I giacimenti si suddividono in due gruppi: i primari ed i secondari. I giacimenti primari sono quelli in cui i diamanti si trovano ancora nella roccia madre, mentre i secondari sono quelli in cui si trovano in materiali incoerenti tipo sabbia e ghiaia, lontani dai luoghi della roccia madre (tipicamente, kimberlite), ossia in terreni alluvionali. Nel caso dei giacimenti primari si deve frantumare la roccia in pezzi sempre più piccoli, alternando le spaccature a lavaggi abbondanti in cui l'acqua porti via i diamanti dal ganga; il peso specifico relativamente elevato del diamante provoca la sua caduta nelle vasche sottostanti (eventualmente i diamanti si trovano mischiati ad altri minerali più o meno pesanti). Nelle miniere alluvionali, non dovendo sminuzzare la roccia, il procedimento è più semplice: si usa solo il procedimento gravitazionale con l'acqua, facendo cadere i diamanti nelle vasche. Dopo questo trattamento si portano le vasche colme d'acqua con i diamanti posando le pietre in essi contenute in rulli in cui è cosparso del grasso al quale i diamanti ed i residui di ganga si attaccano. La ganga viene fatta scivolare via mediante altri lavaggi. Successivamente, per togliere i diamanti dal grasso, si porta a fusione l'intero impasto di grasso e diamanti, ove il grasso si scioglie liberando così i diamanti grezzi che sono quindi pronti per il taglio e la lucidatura. Si calcola che le miniere primarie abbiano un carato di diamanti ogni 3,5-4 tonnellate di roccia estratta, mentre per le miniere secondarie vi sia un carato ogni 15 tonnellate di sabbia o ghiaia.

    Proprietà chimico-fisiche
    Modello della struttura cristallina del diamante Il diamante è un cristallo trasparente composto da atomi di carbonio a struttura tetraedrica. I diamanti hanno diverse applicazioni, grazie alle eccezionali caratteristiche fisiche del materiale di cui sono composti. Le caratteristiche più rilevanti sono l'estrema durezza, l'indice di dispersione ottica, l'elevata conducibilità termica, col punto di fusione a 3.820 K.

    Durezza
    Il diamante è stato fino a poco tempo fa il minerale più duro che si conoscesse fino a che non venne esaminato l'osmio: nella scala di Mohs la sua durezza è pari a 10 ed è dovuta alla presenza di legami covalenti estesi a tutta la struttura e in tutte le direzioni che collegano qualunque coppia di atomi adiacenti. Ciò spiega le eccezionali caratteristiche di stabilità di questa struttura e di altre con simili caratteristiche, come ad esempio il nitruro di boro (BN). Tra i materiali di origine sintetica vi è l'ADNR (Aggregated Diamond Nanorods), una forma allotropica del carbonio, sintetizzata per la prima volta nel 2005 dai ricercatori dell'università tedesca di Bayreuth Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky e Falko Langenhorst. Oltre ad avere altre notevoli proprietà, questo materiale è risultato essere più duro del diamante.Non tutti i diamanti hanno la stessa durezza. I diamanti più duri provengono dall'area del New England nel New South Wales (Australia). Questi diamanti sono in genere piccoli, di forma ottaedrica perfetta o semiperfetta, e sono utilizzati per lucidare altri diamanti. La loro durezza è considerata il risultato della modalità di accrescimento del cristallo, che è avvenuta in un'unica fase. La maggior parte degli altri diamanti evidenzia invece un accrescimento del cristallo in fasi successive, con inclusione di impurezze e la formazione di difetti nel reticolo cristallino e conseguente diminuzione delle caratteristiche di durezza.

    Conducibilità
    Esistono o sono allo studio altre applicazioni specialistiche, compreso l'uso come semiconduttore: alcuni diamanti blu sono semiconduttori naturali, a differenza degli altri diamanti che invece sono eccellenti isolanti elettrici. Il diamante esposto all'aria mostra in alcune condizioni un comportamento da conduttore sulla sua superficie. Il fenomeno venne scoperto da Maurice Landstrass e K. V. Ravi nel 1989. Nel dicembre 2007 un laboratorio del Case Western Reserve University di Cleveland ha dimostrato che la conducibilità avviene per mezzo di un film acquoso sottile deposto sulla superficie del diamante. Il film d'acqua scambia coppie di elettroni con la superficie rendendola conduttrice. Il diamante si dimostra un ottimo conduttore termico ma ad alta temperatura tende a decomporsi in semplice carbonio.

    Tenacità
    La tenacità rappresenta la capacità di un materiale di resistere alla rottura in condizioni di stress. La tenacità del diamante naturale è stata misurata in 3.4 MN m-3/2, che è buona rispetto ad altre gemme ma scarsa in confronto a molti materiali da costruzione. Come ogni materiale, la geometria macroscopica di un diamante contribuisce alla sua resistenza alla frattura. Il diamante è quindi più fragile in alcune forme che in altre.

    Applicazioni tecnologiche
    I diamanti adatti per uso industriale sono quelli non idonei ad essere utilizzati come gemme oppure quelli prodotti sinteticamente, il cui costo ridotto li rende economicamente convenienti per questo uso. In campo scientifico questi cristalli sono usati nelle presse in diamante ed in molti strumenti ottici o di elettronica; l'estrema durezza unita alla trasparenza, permette l'osservazione e lo studio delle modificazioni della materia, sottoposta a pressioni vicine a 2 milioni di atmosfere.

    Applicazioni industriali

    Anche l'uso industriale del diamante è storicamente legato alle sue caratteristiche di durezza; questa proprietà lo rende il materiale ideale per strumenti di taglio e molatura. Essendo uno tra i materiali più duri e abrasivi che si conoscano, il diamante può essere usato per lucidare, tagliare qualsiasi materiale compresi altri diamanti. Le sue applicazioni pratiche in ambito industriale consistono nell'uso di punte da trapano o seghe con inserti in diamante o nell'uso della polvere come abrasivo nelle smerigliatrici, e viene usato per il taglio e lucidatura di pietra, vetro, marmo e granito.

    I diamanti in gioielleria
    Un diamante a taglio brillante rotondo, incastonato in un anello. Grazie alla sua durezza, il diamante può essere graffiato soltanto da altri diamanti ed è in grado di conservare la propria lucidatura per lunghi periodi di tempo: è quindi adatto ad essere indossato quotidianamente resistendo bene all'usura, e di conseguenza ampiamente usato in gioielleria. La forma più comune di taglio del diamante è quella rotonda, denominata brillante. Con questo termine si identifica un taglio rotondo con minimo 57 faccette a cui si aggiunge una tavola inferiore (non sempre esistente). La grande diffusione di questo taglio ha portato ad un equivoco: il pubblico tende ad identificare i termini brillante e diamante come fossero la stessa cosa. In pratica, il termine brillante, se usato da solo, identifica unicamente il diamante a taglio rotondo. Esistono comunque moltissime altre pietre preziose che possono essere tagliate a brillante quali, ad esempio, rubini, zaffiri, topazi. Altri tipi di taglio, tra i più conosciuti e diffusi sono: il taglio a cuore, a brillante ovale, a marquise o navette, huit-huit, a goccia, a smeraldo, a carré, a baguette, a trapezio, a rosa olandese, a rosetta (ormai in disuso). Da ricordare altri 3 tagli più recenti che si stanno piano, piano affermando nel campo della gioielleria: princess, radiant e barion.
    Le quattro "C"

    I 4 fattori che determinano il valore del diamante sono le quattro "C", dalle iniziali dei quattro termini in inglese ossia: "colour" colore, "clarity" purezza, "cut" taglio e "carat" peso.
    Il colore
    Le gemme del tutto incolori e trasparenti, che sono le più pure, vengono definite "Colorless", seguono le quasi incolori o "Near Colorless" e le colorate o "Slighty Tinted". Alcuni stati o regioni europee o città o enti (Anversa, New York, Svizzera, Scandinavia e Francia) hanno adottato varie sottonomenclature per le tre classi di colori. I diamanti possono assumere quasi tutte le colorazioni, che sono dovute ad impurezze o difetti strutturali: il giallo e il marrone sono le più comuni. I diamanti "neri" non sono veramente tali, ma piuttosto contengono numerose inclusioni che danno alla gemma il loro aspetto scuro. Quando il colore è abbastanza saturo nei diamanti gialli o marroni, la pietra può essere definita dal gemmologo diamante di colore fancy (in italiano può essere tradotto fantasia), altrimenti vengono classificati per colore con la normale scala di colore dei diamanti bianchi. La maggior parte delle impurezze nei diamanti rimpiazza un atomo di carbonio nel sistema cristallino, e viene detta impurezza sostituzionale. L'impurezza più comune, l'azoto, causa una colorazione gialla più o meno intensa a seconda del tipo e della concentrazione di azoto presente. Il Gemological Institute of America (GIA) classifica i diamanti di colore giallo a bassa saturazione e marrone come diamanti nella scala normale del colore, e applica una scala di valutazione dalla 'D' (bianco eccezionale) alla 'Z' (giallo chiaro). Il GIA classifica i diamanti che hanno più colore di un diamante 'Z' come fantasia, insieme a quelli di colore diverso da giallo o marrone. I diamanti di colore più rari sono quelli di colore rosso, che non raggiungono mai dimensioni notevoli, seguiti da quelli color verde intenso e quindi da quelli blu.   
    Il taglio

    Prima del taglio, il gemmologo dovrà tenere conto della forma di taglio, le proporzioni del taglio, la simmetria ed i difetti di lucidatura. I brillanti inferiori ad un carato sono stati suddivisi in tre categorie: "very good" brillantezza eccezionale o con irrilevanti difetti; "good" di brillantezza leggermente inferiore con alcuni elementi più visibili; "poor" o scadente, con elementi più grandi e/o numerosi.
    Il peso
    I diamanti si pesano in carati. Un carato equivale 0,2 grammi. Il carato può essere suddiviso in punti che equivalgono ad 1/100 di carato.
    La purezza
    La scala della purezza dei diamanti è la seguente:
    • Internally flawless IF nessuna caratteristica interna rilevata a 10 ingrandimenti
    • Very very small inclusions VVSI 1 - VVSI 2 piccolissime inclusioni, difficili da individuare a 10 ingrandimenti (10x)
    • Very small inclusions VSI 1- VSI 2 piccolissime inclusioni visibili a 10 ingrandimenti (10x)
    • Small inclusions SI 1 - SI 2 piccole inclusioni visibili a 10 ingrandimenti (10x)
    • Piquè P1 inclusioni visibili ad occhio nudo, ma con difficoltà
    • Piquè P2 inclusioni visibili ad occhio nudo
    • Piquè P3 inclusioni evidenti, ben visibili ad occhio nudo.
    I diamanti più famosi 
    Alcuni tra i diamanti più famosi: 1. Gran Mogol 2. Reggente 3. Fiorentino 4. Söderns 5. Fiorentino 6. Sancy 7. Grön 8. Koh-i-noor 9. Hope 10. Koh-i-noor 11. Reggente 12. Söderns.
    Il Tiffany Giallo Il Darya-ye Noor Copia del diamante Fiorentino I più conosciuti diamanti naturali esistenti, si distinguono in base alla loro grandezza, ai loro colori particolari e per la loro storia, spesso leggendaria, legata ai personaggi celebri che li hanno posseduti ed indossati nel corso dei tempi.
    Tra i diamanti più famosi vi sono: il diamante azzurro Hope del peso di 45 carati il quale è conservato presso lo Smithsonian Institution di Washington, quello verde di Dresda del peso di 41 carati e conservato nel Grünes Gewölbe della stessa città, il Regent del peso di 135 carati ed il Sancy del peso di 55 carati già appartenuti al re Luigi XVI di Francia ed ora al Louvre ed il Koh-i-Noor del peso di 108 carati posto ora nella Torre di Londra ed infine il Cullinan del peso di 621 grammi proveniente dalle miniere del Sudafrica, da esso è stato ricavato la Stella d'Africa del peso di 530 carati.
    La tabella seguente riporta alcuni tra i diamanti più famosi e le loro caratteristiche: Nome Carati Ritrovamento Luogo in cui si trova Stato Colore Cullinan 3106,00 Cullinan (Sudafrica), 1905 grezzo Gran Mogol 787,50 India grezzo Millennium 777,00 grezzo Promessa del Lesotho 603,00 Maseru (Lesotho), 2006 grezzo Golden Jubilee (Giubileo dorato) 545,67 Cullinan (Sudafrica), 1985 Gioielli reali, Thailandia lavorato giallo dorato Cullinan I o Stella d'Africa 530,20 Cullinan (Sudafrica), 1905 Gioielli della corona britannica, Londra, Regno Unito lavorato incolore Incomparable 407,78 Mbuji Mayi (Repubblica Democratica del Congo) Cullinan II 317,40 Cullinan (Sudafrica), 1905 Gioielli della corona britannica, Londra, Regno Unito lavorato incolore Centenario o Centenary 273,85 Cullinan (Sudafrica), 1986 Sudafrica Gran Mogol 265,00 India scomparso lavorato incolore De Beers 234,65 lavorato Millennium Star 203,04 Mbuji Mayi (Repubblica Democratica del Congo), 1990 lavorato incolore Orlov 189,62 Fondo dei diamanti, Gioielli degli Zar, Cremlino, Mosca, Russia lavorato incolore Darya-ye Noor 182,00 Golconda, India Gioielli Imperiali dell'Iran, Teheran, Iran lavorato incolore Il Reggente 140,50 India Museo del Louvre, Parigi, Francia lavorato azzurro Il Fiorentino o Granduca di Toscana 137,27 probabilmente India scomparso lavorato giallo pallido La Regina d'Olanda 135,92 collezione privata lavorato incolore Tiffany Giallo 128,54 collezione privata lavorato giallo Koh-i-Noor 105,60 Golconda (India) Gioielli della corona britannica, Londra, Regno Unito lavorato incolore Allnatt 101,29 Sudafrica collezione privata lavorato giallo Cullinan III 94,40 Cullinan (Sudafrica), 1905 Gioielli della corona britannica, Londra, Regno Unito lavorato incolore Briolette dell'India 90,38 India collezione privata lavorato incolore Shah 90,00 Fondo dei diamanti, Gioielli degli Zar, Cremlino, Mosca, Russia semi grezzo con incisioni giallo molto trasparente Spoonmaker o Kasicki 86,00 India Museo Topkapi, Istanbul, Turchia lavorato incolore Arciduca Giuseppe 76,45 Golconda (India) collezione privata lavorato incolore Taylor-Burton 69,42 collezione privata lavorato incolore Orlov Nero o Occhio di Brahma 67,50 India collezione privata lavorato nero Cullinan IV 63,60 Cullinan (Sudafrica), 1905 Gioielli della corona britannica, Londra, Regno Unito lavorato incolore Steinmetz Rosa 59,60 collezione privata, Germania lavorato rosa Sancy o Gran Sancy 55,23 India Museo del Louvre, Parigi, Francia lavorato giallo pallido Stella del Sudafrica 47,69 Sudafrica Hope o Tavernier 45,52 Golconda (India), 1812 Museo Nazionale di Storia Naturale, Washington DC, Stati Uniti d'America lavorato blu Verde di Dresda 40,70 Dresda, Germania lavorato verde Arcot I 38,60 (India) collezione privata lavorato incolore Beau Sancy o Piccolo Sancy 34,00 India collezione privata lavorato Krupp 33,19 collezione privata lavorato incolore Ortensia 20,53 Louvre, Parigi, Francia lavorato rosa pesca Moussaieff Rosso 13,90 grezzo rosso Condé o Gran Condé 9,01 Museo Condé, Chantilly, Francia lavorato rosa Pumpkin 5,54 collezione privata lavorato arancione Moussaieff Rosso 5,11 collezione privata lavorato rosso.
    Datazione del diamante

    Il metodo del carbonio 14 non è efficace in questo caso, perché si limita al carbonio organico, mentre il diamante è costituito essenzialmente da carbonio puro. Risultano inefficaci a tal fine, sempre a causa della purezza chimica del diamante, anche le tecniche di geocronologia, come ad esempio il metodo uranio-piombo.
    Sintesi del diamante
    Un diamante artificiale prodotto tramite "Chemical Vapor Deposition" La sintesi in laboratorio di diamanti a partire da materiali costituita da carbonio iniziò nella prima metà degli anni cinquanta quando ricercatori della General Electric di Schenectady, New York, riuscirono a ricreare le condizioni necessaria alla cristallizzazione del carbonio che porta alla formazione del diamante. Essi riscaldarono grafite a una temperatura di 15157,5 K assieme a un metallo quale il ferro o il nichel, a una pressione compresa fra le 50000 e le 65000 atm. Il carbonio in questo modo si scioglie nel metallo e, grazie alla pressione, crea i legami necessari. Le prime applicazioni pratiche del diamante sintetico sono state il rivestimento di utensili per tagli di precisione e la produzione di abrasivi. Tuttavia il suddetto processo si rivela troppo costoso, inoltre il diamante risultante non è completamente puro né cristallino e pertanto non può essere usato come semiconduttore. Un metodo alternativo sviluppato recentemente è il CVD, Chemical Vapor Deposition (deposizione chimica da fase vapore).