Karaty diamentów oraz ich rozmiary

Karaty - jak powstają diamenty oraz ich rozmiary

Nim przejdziemy do tematu odpowiedzmy sobie na pytanie: czym są diamenty i jak powstają. Można powiedzieć, że jest to nic innego jak węgiel, w którym atomy ułożone są w specyficzną krystaliczną strukturę. Brzmi dziwnie? Może i tak, bo przecież węgiel jest czarny a nie przezroczysty. Jednakże to właśnie odpowiednia struktura węglowa, nadaje diamentowi wyjątkowy wygląd.

Diamenty naturalne powstają w wyniku skomplikowanych procesów geologicznych. Uznaje się, że zachodzą one w głębokich warstwach Ziemi. Zwykle na głębokości od 140 do 250 kilometrów pod powierzchnią. Szacuje się, że temperatura jaka tam panuje wynosi od 1000 do 1300 stopni Celsjusza.

Pamiętajmy, że wysokość temperatury to założenie, a nie dowód naukowy. Diamenty są więc wynikiem ekstremalnych warunków ciśnienia i temperatury. Choć węgiel jest głównym składnikiem diamentów, warto wspomnieć, że w diamentach mogą występować także niewielkie ilości innych pierwiastków. Odpowiadają one za kolor diamentu.

Diamenty z domieszką azotu często mają żółty lub brązowy odcień. Azot jest najczęściej występującym pierwiastkiem zanieczyszczającym w diamentach. Jego obecność powoduje absorpcję niebieskiego światła, co sprawia, że diament wydaje się żółty.

Diamenty zawierające bor mogą mieć niebieski kolor. Bor absorbuje czerwone, żółte i zielone światło. Sprawia to, że diamenty wydają się niebieskie. Wodór może prowadzić do różnych odcieni w diamentach, od szarych do brązowych. Natomiast naturalne promieniowanie w Ziemi może powodować powstawanie zielonych diamentów. Promieniowanie powoduje defekty w strukturze krystalicznej diamentu, co może prowadzić do absorpcji światła i nadania diamentowi zielonej barwy.

Różne defekty w sieci krystalicznej diamentu mogą powodować, że diament przybiera inne barwy, takie jak różowy, czerwony lub fioletowy. Te kolory są rzadkością i zwykle wynikają z naprężeń w strukturze krystalicznej diamentu podczas jego formowania.

Istnieją także syntetyczne diamenty, które są wytwarzane w laboratoriach. Chociaż są one również tworzone z węgla, proces ich produkcji jest kontrolowany przez człowieka. W przypadku syntetycznych diamentów można stosować różne techniki, takie jak wysokociśnieniowa i wysokotemperaturowa metoda (HPHT) lub chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD). W każdym przypadku węgiel jest kluczowym pierwiastkiem.

HPTP czyli metoda wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury. Polega na naśladowaniu naturalnych warunków, w jakich powstają diamenty w skorupie ziemskiej. W tej metodzie mały fragment diamentu, zwany "zarodkiem", umieszcza się w komorze razem z węglem (najczęściej w postaci grafitu). Następnie poddaje się to wysokiemu ciśnieniu i wysokiej temperaturze (ok. 5-6 GPa i 1300-1600°C). Pod wpływem tych warunków węgiel przekształca się w diament, który krystalizuje wokół zarodka. Proces ten trwa kilka dni do kilku tygodni, w zależności od pożądanej wielkości diamentu. Czyli im większy diament, tym dłużej trwa formowanie.

CVD czyli metoda osadzania z fazy gazowej. Polega na umieszczeniu zarodka diamentu w komorze próżniowej. Następnie wprowadza się do niej gaz zawierający węgiel, najczęściej metan. Gaz jest podgrzewany do wysokiej temperatury, co powoduje jego rozpad na atomy węgla i wodoru. Atomy węgla osadzają się na powierzchni zarodka. Następnie stopniowo tworzą kryształ diamentu. Proces CVD pozwala na precyzyjną kontrolę wzrostu diamentu. Jest używany do produkcji diamentów o różnych kształtach i rozmiarach. CVD jest szczególnie popularne do produkcji cienkich warstw diamentowych do zastosowań przemysłowych.

Karaty w diamencie - co to oznacza - historia karatu

Zacznijmy od wyjaśnienia, czym jest karat. Karat (ct) to jednostka masy stosowana do określania wielkości diamentów i innych kamieni szlachetnych. Jeden karat to dokładnie 200 miligramów, czyli 0,2 grama. Pojęcie to wywodzi się z czasów starożytnych. Handlarze używali nasion drzewa karobowego (szarańczyn strąkowy) jako jednostki miary dla kamieni szlachetnych. Nasiona te były stosunkowo jednolite pod względem wagi. Sprawiało to, że nadawały się do użycia jako pierwowzór miary masy. Jeden karat odpowiada masie pojedynczego nasiona tego drzewa. Współczesny karat został znormalizowany na początku XX wieku. Pozwoliło to na ujednolicenie systemu miar na całym świecie.

Karaty a waga

• 1 karat - 200 miligramów - 0,2 g,
• 2 karaty - 400 miligramów - 0,4 g,
• 3 karaty - 600 miligramów - 0,6 g,
• 4 karaty - 800 miligramów - 0,8 g,
• 5 karatów - 1000 miligramów - 1,0 g,
• 6 karatów - 1200 miligramów - 1,2 g,
• 7 karatów - 1400 miligramów - 1,4 g,
• 8 karatów - 1600 miligramów - 1,6 g,
• 9 karatów - 1800 miligramów - 1,8 g,
• 10 karatów - 2000 miligramów - 2,0 g,
• 20 karatów - 4000 miligramów - 4,0 g,
• 50 karatów - 10000 miligramów - 10,0 g.

Karat diamentu to nie karat złota

Przy okazji warto wspomnieć, że karat jako jednostka masy w diamentach nie powinien być mylony z karatem złota. Tam karat odnosi się do czystości tego metalu szlachetnego. W przypadku złota, jeden karat oznacza 1/24 część czystego złota w stopie. Przykładowo:

• 24K: Czyste złoto, 99,9% zawartości złota, bardzo rzadko stosowane w biżuterii z uwagi na swoją miękkość.
• 18K: Zawiera 75% czystego złota, reszta to mieszanka innych metali. Jest to popularna próba dla białego złota, która oferuje dobrą równowagę między zawartością złota a twardością.
• 14K: Zawiera 58,5% czystego złota, jest często stosowana w biżuterii codziennej ze względu na swoją wytrzymałość i bardziej przystępną cenę.
• 9K: Zawiera 37,5% czystego złota, jest popularna w niektórych krajach ze względu na swoją trwałość i niższy koszt w porównaniu do wyższych prób. Biżuteria z tej próby jest bardziej odporna na zarysowania i uszkodzenia.

Karat a rozmiar diamentu

Mimo że karat jest miarą masy, często jest mylony z rozmiarem diamentu. Chociaż większy karat zazwyczaj oznacza większy diament, to nie zawsze ilość karatów wpływa na jego wielkość. Kształt, proporcje, a także sposób, w jaki został oszlifowany, mogą wpłynąć na postrzeganie wielkości kamienia. Na przykład diament o większej masie, ale źle oszlifowany, może wydawać się mniejszy niż diament o mniejszej masie, ale doskonale oszlifowany.

Rozmiar diamentu jest ściśle związany z jego masą wyrażoną w karatach. Jednak nie jest to prosty liniowy związek. Diamenty o tej samej masie mogą mieć różne rozmiary, w zależności od proporcji szlifu i kształtu. Niemniej jednak, istnieją pewne przybliżone wartości, które pozwalają oszacować rozmiar diamentu na podstawie jego masy.

Dla najpopularniejszego szlifu brylantowego, przybliżone średnice diamentów w zależności od masy są następujące:

• 0,25 karata - około 4 mm,
• 0,50 karata - około 5 mm,
• 0,75 karata - około 5,8 mm,
• 1,00 karat - około 6,5 mm,
• 1,50 karata - około 7,3 mm,
• 2,00 karaty - około 8,1 mm,
• 3,00 karaty - około 9,3 mm,
• 4,00 karaty - około 10,3 mm,
• 5,00 karatów - około 11,1 mm.

Diamenty o większej liczbie karatów są rzadsze, co czyni je bardziej wartościowymi. W praktyce, im większy karat, tym wyższa cena za każdy dodatkowy karat. Wartość diamentu jest określana nie tylko przez liczbę karatów. Wpływ ma również barwa, czystość i szlif. Diament o większej liczbie karatów, ale z widocznymi inkluzjami (wewnętrznymi wadami) lub o mniej pożądanej barwie, może być mniej wartościowy niż mniejszy diament o wyższej jakości.

Największy diament świata

Największym diamentem o jakości klejnotu, jaki kiedykolwiek został znaleziony, jest Cullinan. Został odkryty w 1905 roku w kopalni Premier w Południowej Afryce. Cullinan miał pierwotnie masę 3106 karatów (około 621,2 gramów). Ten niezwykle duży diament został później pocięty na kilka mniejszych kamieni. Uzyskano z niego aż 105 oszlifowanych kamieni. 9 dużych i 96 mniejszych. Masa całkowita wyniosła 1063,65 karata tj. 34,25% masy początkowej. 

Największe diamenty jakie powstały z Cullinana:

• Cullinan I (znany również jako Wielka Gwiazda Afryki) - jest największym z oszlifowanych kamieni, ma masę 530,2 karata (106,04 gramów). Jest on osadzony w berle królewskim brytyjskiej korony,
• Cullinan II (znany jako Druga Gwiazda Afryki) - waży 317,4 karata (63,48 gramów) i jest umieszczony w koronie brytyjskiej,
• Cullian III (znany jako Mniejsza Gwiazda Afryki) - waży 94,4 karata (18,88 gramów) i jest umieszczony na koronie królowej Marii.

Poza Cullianem, zostało znalezionych kilka całkiem sporych rozmiarów diamentów:

• Sewelo - odkryty w Botswanie w 2019 roku. Ten diament waży 1758 karatów (351,6 gramów). Jest to trzeci co do wielkości diament kiedykolwiek znaleziony,
• Lesedi La Rona - także znaleziony w Botswanie, w kopalni Karowe w 2015 roku. Ten diament miał pierwotną masę 1109 karatów (221,8 gramów). Po obróbce został podzielony na kilka mniejszych kamieni,
• Excelsior - odkryty w 1893 roku w Południowej Afryce, ważył 995,2 karata (199 gramów) przed pocięciem. Był to największy diament do czasu odkrycia Cullinana,
• Star of Sierra Leone - znaleziony w Sierra Leone w 1972 roku, ważył 968,9 karata (193,78 gramów).

Czarny diament

Największym diamentem ale nie nadającym się do oszlifowania był jednak czarny diament Sergio. Ważył 3167 karatów (633,4 g). Został znaleziony w 1895 roku przez Sérgio Borges de Carvalho. Podzielono go na małe 3-6-karatowe (0,60–1,20 g) kawałki jako przemysłowe wiertła diamentowe. Dlaczego nie dało się go oszlifować?

Karbonado (carbonado) czyli czarny diament różni się od tradycyjnych diamentów tym, że jest polikrystaliczny. Oznacza to, że składa się z wielu małych, losowo ułożonych kryształów diamentu. To powoduje, że ma niejednolitą strukturę, z licznymi ziarnami i granicami między nimi. Taka struktura jest znacznie trudniejsza do obróbki w porównaniu do pojedynczego, dobrze ukształtowanego kryształu diamentu. Jego twardość sprawia, że jest on trudny do cięcia i szlifowania. Trudność jest dodatkowo zwiększona przez polikrystaliczną strukturę. Prowadzi to do nierównomiernego zużycia narzędzi szlifierskich.

Czarne diamenty znane są ze swojej wyjątkowej odporności na pękanie. Wynika to z skomplikowanej, porowatej struktury. To, co czyni go wyjątkowo wytrzymałym, również utrudnia jego obróbkę mechaniczną, w tym szlifowanie. Wewnętrzna niejednorodność karbonado, z obecnością różnych wtrąceń i pustek, sprawia, że proces szlifowania jest bardziej skomplikowany. Tradycyjne metody szlifowania, stosowane do zwykłych diamentów, mogą nie być skuteczne w przypadku karbonado, ponieważ jego powierzchnia nie jest jednolita. Z tych powodów czarny diament jest znacznie trudniejszy do obróbki w porównaniu do tradycyjnych diamentów, co sprawia, że szlifowanie tego materiału jest wyjątkowo trudne i czasochłonne.

Zapraszamy również do zapoznania się z naszymi pozostałymi artykułami:

• Promocje darmowe pieniądze - dlaczego banki oferują kasę
• Diamenty naturalne a sztuczne brylanty
• Krwawe diamenty - diamenty konfliktowe
• Jaka jest najwyższa próba srebra
• Błękitny diament Hope - klątwa, czy przesądy - historia klejnotu
• Niemieckie próby srebra