Struktur kristal berlian dan kisi kristalnya. Berlian mineral alami: struktur, sifat fisik dan kimia Terdiri dari bahan apa berlian?

Berlian adalah mineral alami, salah satu yang paling terkenal dan mahal. Ada banyak spekulasi dan legenda seputarnya, terutama mengenai biaya dan deteksi barang palsu. Topik terpisah untuk dipelajari adalah hubungan antara berlian dan grafit. Banyak orang mengetahui bahwa mineral-mineral ini serupa, namun tidak semua orang mengetahui sebenarnya apa itu mineral. Dan tidak semua orang bisa menjawab pertanyaan tentang perbedaannya. Apa yang kita ketahui tentang struktur berlian? Atau tentang kriteria evaluasi batu mulia?

Intan adalah salah satu dari tiga mineral yang merupakan modifikasi kristal karbon. Dua lainnya adalah grafit dan lonsdaleit, yang kedua dapat ditemukan di meteorit atau dibuat secara buatan. Dan jika batu tersebut merupakan modifikasi heksagonal, maka jenis kisi kristal berlian adalah kubus. Dalam sistem ini, atom karbon disusun sebagai berikut: satu di setiap titik sudut dan di tengah permukaan, dan empat di dalam kubus. Jadi, ternyata atom-atomnya tersusun dalam bentuk tetrahedron, dan masing-masing atom terletak di tengah salah satunya. Partikel-partikel tersebut dihubungkan satu sama lain melalui ikatan terkuat - kovalen, yang menyebabkan berlian memiliki kekerasan yang tinggi.

Sifat kimia

Secara kasar, berlian adalah karbon murni; oleh karena itu, kristal berlian harus benar-benar transparan dan memancarkan semua cahaya tampak. Namun tidak ada yang ideal di dunia ini, artinya mineral ini juga memiliki kotoran. Dipercaya bahwa kandungan pengotor maksimum dalam perhiasan berlian tidak boleh melebihi 5%. Komposisi berlian dapat mencakup zat padat, cair, dan gas, yang paling umum adalah:

• nitrogen;
• aluminium;
• silikon;
• kalsium;
• magnesium.

Komposisinya juga dapat mencakup kuarsa, garnet, olivin, mineral lain, oksida besi, air dan zat lainnya. Seringkali unsur-unsur ini ditemukan dalam mineral dalam bentuk inklusi mineral mekanis, namun beberapa di antaranya dapat menggantikan karbon dalam struktur berlian - fenomena ini disebut isomorfisme. Dalam hal ini, inklusi dapat mempengaruhi warnanya secara signifikan, dan inklusi nitrogen memberikan sifat bercahaya.

Properti fisik

Struktur berlian menentukannya properti fisik, mereka dinilai berdasarkan empat kriteria:

• kekerasan;
• kepadatan;
• dispersi dan pembiasan cahaya;
• sel kristal.

Kekerasan suatu mineral dinilai berdasarkan ratingnya menurut sistem ini adalah 10, yang merupakan indikator maksimal. Berikutnya dalam daftar adalah korundum, indeksnya 9, tetapi kekerasannya 150 kali lebih kecil, yang berarti berlian merupakan keunggulan mutlak dalam indikator ini.

Namun kekerasan suatu mineral tidak berarti kekuatannya. Berlian cukup rapuh dan mudah pecah jika dipukul dengan palu.

Berat jenis berlian (densitas) ditentukan dalam kisaran 3,42 hingga 3,55 g/cm 3 . Hal ini ditentukan oleh perbandingan berat mineral dengan berat air dengan volume yang sama.

Selain kekerasan, juga memiliki indeks bias cahaya yang tinggi (2,417-2,421) dan dispersi (0,0574). Kombinasi sifat ini memungkinkan berlian menjadi batu perhiasan paling berharga dan ideal.

Sifat fisik mineral lainnya juga penting, seperti konduktivitas termal (900-2300 W/m K), yang juga merupakan zat tertinggi. Kita juga dapat mencatat kemampuan mineral untuk tidak larut dalam asam dan basa, sifat dielektrik, koefisien gesekan logam yang rendah di udara dan titik leleh yang tinggi 3700-4000 °C pada tekanan 11 GPa.

Persamaan dan perbedaan antara berlian dan grafit

Karbon merupakan salah satu unsur paling melimpah di Bumi dan ditemukan di banyak zat, terutama organisme hidup. Grafit, seperti intan, terbuat dari karbon, tetapi struktur intan dan grafit sangat berbeda. Intan dapat berubah menjadi grafit di bawah pengaruh suhu tinggi tanpa akses oksigen, namun dalam kondisi normal ia dapat tetap tidak berubah tanpa batas waktu, hal ini disebut metastabilitas, dan selain itu, jenis kisi kristal intan adalah kubus. Namun grafit merupakan mineral berlapis, strukturnya tampak seperti rangkaian lapisan yang terletak pada bidang berbeda. Lapisan-lapisan ini terdiri dari segi enam yang membentuk sistem seperti sarang lebah. Ikatan yang kuat hanya terbentuk di antara segi enam ini, tetapi di antara lapisan-lapisannya ikatan tersebut sangat lemah, itulah yang menyebabkan lapisan mineral tersebut. Selain kekerasannya yang rendah, grafit menyerap cahaya dan memiliki kilau logam yang juga sangat berbeda dengan berlian.

Mineral-mineral ini adalah contoh alotropi yang paling mencolok - sebuah fenomena di mana zat memiliki sifat fisik yang berbeda, meskipun terdiri dari unsur kimia yang sama.

Asal usul berlian

Tidak ada pendapat yang jelas tentang bagaimana berlian terbentuk di alam; ada teori magmatik, mantel, meteorit dan lainnya. Namun yang paling umum adalah batuan beku. Intan diyakini terbentuk pada kedalaman sekitar 200 km di bawah tekanan 50.000 atmosfer, dan kemudian dibawa ke permukaan bersama magma selama pembentukan pipa kimberlite. Usia berlian berkisar antara 100 juta hingga 2,5 miliar tahun. Telah dibuktikan juga secara ilmiah bahwa berlian dapat terbentuk ketika sebuah meteorit menghantam permukaan bumi, dan juga dapat ditemukan pada batuan meteorit itu sendiri. Namun, kristal asal ini berukuran sangat kecil dan jarang cocok untuk diproses.

Deposit berlian

Deposit pertama di mana berlian ditemukan dan ditambang terletak di India, tetapi pada akhir abad ke-19 deposit tersebut sudah sangat menipis. Namun, di sanalah sampel paling terkenal, besar dan mahal ditambang. Dan pada abad ke-17 dan ke-19, deposit mineral tersebut ditemukan di Brazil dan Afrika Selatan. Sejarah penuh dengan legenda dan fakta tentang perburuan berlian, yang secara khusus dikaitkan dengan tambang di Afrika Selatan. Deposit berlian terakhir yang ditemukan berlokasi di Kanada; perkembangannya baru dimulai pada dekade terakhir abad ke-20.

Tambang di Namibia sangat menarik, meskipun penambangan berlian di sana sulit dan berbahaya. Endapan kristal terkonsentrasi di bawah lapisan tanah, yang meskipun mempersulit pekerjaan, menunjukkan kualitas mineral yang tinggi. Berlian yang telah menempuh jarak beberapa ratus kilometer ke permukaan dengan gesekan terus-menerus terhadap batuan lain adalah kristal berkualitas rendah tidak akan tahan dalam perjalanan seperti itu, dan oleh karena itu 95% batu yang ditambang memiliki kualitas perhiasan. Juga terkenal dan kaya akan mineral ditemukan di Rusia, Botswana, Angola, Guinea, Liberia, Tanzania dan negara-negara lain.

Pemrosesan berlian

Pemrosesan berlian membutuhkan banyak pengalaman, pengetahuan dan keterampilan. Sebelum mulai bekerja, perlu mempelajari batu secara menyeluruh untuk selanjutnya mempertahankan beratnya sebanyak mungkin dan menghilangkan inklusi. Jenis potongan berlian yang paling umum adalah bentuk bulat; ini memungkinkan batu berkilau dengan semua warnanya dan memantulkan cahaya sebaik mungkin. Namun jenis pekerjaan ini juga yang paling sulit: berlian bulat memiliki 57 bidang, dan saat memotongnya, penting untuk menjaga proporsi yang tepat. Jenis potongan yang juga populer adalah: oval, tetesan air mata, hati, marquise, zamrud dan lain-lain. Ada beberapa tahapan pengolahan mineral:

• menandai;
• pemisahan;
• penggergajian;
• pembulatan;
• memotong.

Masih diyakini bahwa setelah diproses, berlian kehilangan sekitar setengah beratnya.

Kriteria Penilaian Berlian

Saat menambang berlian, hanya 60% mineralnya yang cocok untuk diproses; Tentu saja, harga batu yang belum dipotong jauh lebih rendah daripada harga berlian (lebih dari dua kali lipatnya). Penilaian berlian dilakukan menurut sistem 4C:

1. Karat (berat dalam karat) - 1 karat sama dengan 0,2 g.
2. Warna (warna) - berlian putih murni praktis tidak ditemukan; sebagian besar mineral memiliki warna tertentu. Nilainya sangat bergantung pada warna berlian; sebagian besar batu yang ditemukan di alam memiliki warna kuning atau coklat; batu lebih jarang berwarna merah muda, biru dan hijau. Yang paling langka, paling indah, dan karena itu paling mahal adalah mineral yang kaya warna; Yang paling langka berwarna hijau, ungu dan hitam.
3. Kejelasan (purity) juga merupakan indikator penting yang menentukan adanya cacat pada batu dan secara signifikan mempengaruhi biayanya.
4. Potong (potong) - sangat tergantung pada potongannya penampilan berlian Pembiasan dan pantulan cahaya, semacam kilauan “berlian”, membuat batu ini begitu berharga, dan bentuk atau proporsi yang salah selama pemrosesan dapat merusaknya sepenuhnya.

Pembuatan berlian buatan

Kini teknologi memungkinkan untuk “menumbuhkan” berlian yang hampir tidak bisa dibedakan dengan berlian alami. Ada beberapa metode sintesis:

Cara membedakan yang asli dan palsu

Jika berbicara tentang cara menentukan keaslian berlian, ada baiknya membedakan antara pengujian keaslian berlian dan berlian kasar. Orang yang tidak berpengalaman mungkin bingung membedakan berlian dengan kuarsa, kristal, mineral transparan lainnya, dan bahkan kaca. Namun, fisik dan Sifat kimia berlian memudahkan untuk mengenali yang palsu.

Pertama-tama, perlu diingat kekerasannya. Batu ini bisa menggores permukaan apa pun, tapi hanya berlian lain yang bisa meninggalkan bekas di atasnya. Selain itu, tidak ada keringat yang tertinggal pada kristal alami jika Anda menghirupnya. Batu basah akan memiliki tanda seperti pensil jika Anda mengoleskan aluminium di atasnya. Anda dapat memeriksanya dengan rontgen: sebuah batu alam di bawah radiasi ia memiliki warna hijau yang kaya. Atau lihat teksnya: melalui berlian alami tidak mungkin untuk melihatnya. Perlu juga dicatat bahwa kealamian batu dapat diperiksa dengan pembiasan cahaya: dengan menempelkan aslinya ke sumber cahaya, Anda hanya dapat melihat titik bercahaya di tengahnya.

berlian- mineral terkeras, modifikasi karbon (C) polimorfik kubik (alotropik), stabil pada tekanan tinggi. Pada tekanan atmosfer dan suhu kamar, ia bersifat metastabil, tetapi dapat bertahan tanpa batas waktu tanpa berubah menjadi grafit, yang stabil dalam kondisi ini. Dalam ruang hampa atau gas inert pada suhu tinggi, secara bertahap berubah menjadi grafit.

STRUKTUR

Sistem intan berbentuk kubik, grup ruang Fd3m. Sel dasar kisi kristal berlian adalah kubus berpusat muka, di mana atom karbon terletak di empat sektor yang disusun dalam pola kotak-kotak. Jika tidak, struktur berlian dapat direpresentasikan sebagai dua kisi kubik berpusat muka, diimbangi satu sama lain sepanjang diagonal utama kubus sebesar seperempat panjangnya. Struktur yang mirip dengan berlian ditemukan dalam silikon, timah modifikasi suhu rendah dan beberapa zat sederhana lainnya.

Kristal berlian selalu mengandung berbagai cacat pada struktur kristal (titik, cacat linier, inklusi, batas subbutir, dll). Cacat tersebut sangat menentukan sifat fisik kristal.

PROPERTI

Berlian bisa tidak berwarna, tembus air, atau diwarnai dalam berbagai corak kuning, coklat, merah, biru, hijau, hitam, abu-abu.
Distribusi warna seringkali tidak merata, tidak merata atau zonal. Di bawah pengaruh sinar-X, katoda dan sinar ultraviolet Kebanyakan berlian mulai bersinar (bercahaya) dalam warna biru, hijau, merah muda dan warna lainnya. Ditandai dengan pembiasan cahaya yang sangat tinggi. Indeks bias (dari 2,417 hingga 2,421) dan dispersi yang kuat (0,0574) menyebabkan kilau cemerlang dan “permainan” multi-warna dari berlian perhiasan yang dipotong, yang disebut brilian. Kilauannya kuat, dari berlian hingga berminyak. Kepadatan 3,5 g/cm 3 . Pada skala Mohs, kekerasan relatif intan adalah 10, dan kekerasan absolutnya 1000 kali lebih tinggi dari kekerasan kuarsa dan 150 kali lipat dari korundum. Ini adalah yang tertinggi di antara semua bahan alami dan buatan. Pada saat yang sama, ia cukup rapuh dan mudah pecah. Frakturnya berbentuk konkoidal. Tidak berinteraksi dengan asam dan basa tanpa adanya zat pengoksidasi.
Di udara, berlian terbakar pada suhu 850° C dengan pembentukan CO 2; dalam ruang hampa pada suhu di atas 1.500 ° C berubah menjadi grafit.

MORFOLOGI

Morfologi berlian sangat beragam. Ini terjadi baik dalam bentuk kristal tunggal dan dalam bentuk pertumbuhan polikristalin (“papan”, “ballas”, “carbonado”). Berlian dari endapan kimberlite hanya memiliki satu bentuk datar yang umum - segi delapan. Pada saat yang sama, berlian dengan bentuk melengkung yang khas umum ditemukan di semua endapan - dodecahedroid belah ketupat (kristal mirip dengan dodecahedron belah ketupat, tetapi dengan tepi membulat), dan berbentuk kubus (kristal dengan bentuk melengkung). Seperti yang ditunjukkan oleh studi eksperimental dan studi sampel alami, dalam banyak kasus, kristal berbentuk dodecahedroid muncul sebagai akibat dari pelarutan berlian oleh lelehan kimberlit. Kubus terbentuk sebagai hasil pertumbuhan berlian berserat spesifik sesuai dengan mekanisme pertumbuhan normal.

Kristal sintetis yang tumbuh pada tekanan dan suhu tinggi sering kali memiliki permukaan kubus dan inilah salah satu perbedaan karakteristiknya dari kristal alami. Ketika tumbuh dalam kondisi metastabil, berlian dengan mudah mengkristal dalam bentuk film dan agregat kolumnar.

Ukuran kristal bervariasi dari mikroskopis hingga sangat besar, massa berlian terbesar, “Cullinan”, ditemukan pada tahun 1905. di Afrika Selatan 3106 karat (0,621 kg).
Beberapa bulan dihabiskan untuk mempelajari berlian besar itu, dan pada tahun 1908 berlian itu dipecah menjadi 9 bagian besar.
Berlian dengan berat lebih dari 15 karat jarang ditemukan, namun berlian dengan berat lebih dari seratus karat adalah unik dan dianggap langka. Batu-batu seperti itu sangat langka dan sering kali mendapat namanya sendiri, ketenaran dunia, dan tempat istimewanya dalam sejarah.

ASAL

Meskipun berlian bersifat metastabil dalam kondisi normal, karena stabilitas struktur kristalnya, berlian dapat bertahan tanpa batas waktu tanpa berubah menjadi modifikasi karbon - grafit yang stabil. Berlian yang dibawa ke permukaan oleh kimberlit atau lamproit mengkristal di mantel pada kedalaman 200 km. atau lebih pada tekanan lebih dari 4 GPa dan suhu 1000 - 1300 °C. Di beberapa endapan juga terdapat berlian yang lebih dalam yang dibawa dari zona transisi atau dari mantel bawah. Bersamaan dengan itu, mereka terbawa ke permukaan bumi sebagai akibat dari proses ledakan yang menyertai pembentukan pipa kimberlite, yang 15-20% di antaranya mengandung berlian.

Berlian juga ditemukan di kompleks metamorf bertekanan sangat tinggi. Mereka berasosiasi dengan eklogit dan gneisses garnet yang bermetamorfosis dalam. Berlian kecil telah ditemukan dalam jumlah besar di meteorit. Mereka memiliki asal usul pra-matahari yang sangat kuno. Mereka juga terbentuk di astroblema besar - kawah meteorit raksasa, tempat batuan yang meleleh mengandung sejumlah besar berlian kristal halus. Deposit terkenal jenis ini adalah astrobleme Popigai di Siberia utara.

Berlian adalah mineral yang langka namun cukup tersebar luas. Deposit berlian industri diketahui di semua benua kecuali Antartika. Beberapa jenis deposit berlian diketahui. Selama beberapa ribu tahun, berlian telah ditambang dari endapan aluvial. Baru pada akhir abad ke-19, ketika pipa kimberlite yang mengandung berlian pertama kali ditemukan, menjadi jelas bahwa berlian tidak terbentuk di sedimen sungai. Selain itu, berlian ditemukan di batuan kerak dalam asosiasi metamorfisme tekanan sangat tinggi, misalnya di Kokchetav Massif di Kazakhstan.

Baik berlian tumbukan maupun metamorf terkadang membentuk endapan yang sangat besar, dengan cadangan besar dan konsentrasi tinggi. Namun dalam jenis deposit ini, berlian berukuran sangat kecil sehingga tidak memiliki nilai industri. Deposit berlian industri berhubungan dengan pipa kimberlite dan lamproite yang terbatas pada kraton kuno. Deposito utama jenis ini dikenal di Afrika, Rusia, Australia dan Kanada.

APLIKASI

Kristal yang bagus dipotong dan digunakan dalam perhiasan. Sekitar 15% berlian yang ditambang dianggap sebagai perhiasan, 45% lainnya dianggap hampir perhiasan, yaitu lebih rendah dari perhiasan dalam ukuran, warna, atau kejernihan. Saat ini produksi berlian global sekitar 130 juta karat per tahun.
berlian(dari bahasa Perancis brillant - brilian), adalah berlian yang diberi bentuk khusus melalui proses mekanis (pemotongan), potongan cemerlang, yang memaksimalkan sifat optik batu seperti kecemerlangan dan dispersi warna.
Berlian dan pecahannya yang sangat kecil, tidak cocok untuk dipotong, digunakan sebagai bahan abrasif untuk pembuatan perkakas berlian yang diperlukan untuk memproses bahan keras dan memotong berlian itu sendiri. Variasi berlian kriptokristalin berwarna hitam atau abu-abu tua, membentuk agregat padat atau berpori, disebut Karbonado, memiliki ketahanan abrasi yang lebih tinggi dibandingkan kristal berlian dan oleh karena itu sangat dihargai dalam industri.

Kristal kecil juga ditanam secara artifisial dalam jumlah besar. Berlian sintetis diperoleh dari berbagai zat yang mengandung karbon, terutama dari grafit, secara khusus. peralatan pada 1200-1600°C dan tekanan 4,5-8,0 GPa dengan adanya Fe, Co, Cr, Mn atau paduannya. Mereka hanya cocok untuk penggunaan teknis.

Berlian - C

KLASIFIKASI

Strunz (edisi ke-8)	1/B.02-40
Dana (edisi ke-7)	1.3.5.1
Dana (edisi ke-8)	1.3.6.1
Hai Ref CIM.	1.24

PROPERTI FISIK

Warna mineral	tidak berwarna, coklat kekuningan memudar menjadi kuning, coklat, hitam, biru, hijau atau merah, merah muda, coklat cognac, biru, ungu (sangat jarang)
Warna guratan	TIDAK
Transparansi	transparan, tembus cahaya, buram
Bersinar	berlian, tebal
Pembelahan	segi delapan sempurna
Kekerasan (skala Mohs)	10
Berbelit	tidak rata
Kekuatan	rentan
Kepadatan (diukur)	3,5 – 3,53 gram/cm3
Radioaktivitas (GRApi)	0
Sifat termal	Konduktivitas termal yang tinggi. Terasa dingin saat disentuh, itulah sebabnya berlian disebut “es” dalam bahasa gaul.

Dalam artikel ini:

Berlian adalah mineral berharga yang juga merupakan zat terkeras di bumi. Dan di antara perhiasan, berlian merupakan salah satu batu termahal yang menarik perhatian para gadis. Oleh karena itu, banyak orang yang tertarik dengan bagaimana sebuah batu terbentuk, apa rumus berlian, dan apakah bisa ditanam di laboratorium. Para ilmuwan, setelah satu abad bereksperimen, masih belum dapat menjawab semua pertanyaan dengan akurat, karena dalam beberapa situasi batu berperilaku tidak normal.

Rumus zat

Berlian seluruhnya terbuat dari karbon. Unsur ini terkandung sekitar 0,15% di kerak bumi. Nomor atom suatu zat adalah 6, yang menunjukkan jumlah proton dalam inti atom. Oleh karena itu, intan, yang seluruhnya terdiri dari karbon, yaitu bentuk alotropik zat ini, memiliki nomor atom yang sama.

Susunan atom pada intan dan grafit

Konsep bentuk modifikasi alotropik berarti bahwa dari suatu zat sederhana, misalnya karbon, dapat dibentuk zat sederhana lain yang akan berbeda satu sama lain dalam sifat dan struktur atomnya. Artinya, isinya sama, tetapi bentuk dan tampilannya sama sekali berbeda, setidaknya ambil kebalikannya: grafit dan berlian. Selain itu, karbon merupakan salah satu dari sedikit zat yang memiliki beberapa bentuk modifikasi.

Ada zat yang hanya terdiri dari karbon:

• berlian;
• grafit;
• karabin;
• lonsdaleit;
• fullerene;
• tabung nano karbon untuk membuat serat mikro;
• graphene;
• batu bara, jelaga.

Pertanyaan menarik bagi para ilmuwan adalah apakah suatu modifikasi alotropik dapat diubah menjadi modifikasi alotropik lainnya. Inilah yang mereka lakukan terhadap grafit dan zat lain dari kelompok ini. Karena harga berlian paling tinggi, dan harga modifikasi lainnya lebih rendah. Sejauh ini, prosesnya hanya mungkin terjadi dalam arah sebaliknya: jika berlian dipanaskan tanpa udara hingga suhu lebih dari 500 derajat Celcius, batu tersebut akan meledak dan berubah menjadi grafit. Apalagi, pencairan batu lebih lanjut menunjukkan hasil yang tidak wajar, berbeda dengan zat lainnya. Namun reaksinya tidak terjadi dalam arah sebaliknya.

Perbedaan modifikasi tersebut dijelaskan oleh struktur kisi kristal zat. Rumus kimia tidak berperan apa pun di sini. Intinya terletak pada konfigurasi spasial atom karbon dan hubungan di antara mereka. Jadi, pada struktur intan, kisi-kisinya memiliki struktur kubik.

Ikatan antar atom adalah yang terkuat, dari sudut pandang kimia, bersifat kovalen. Selain itu, sistem kubik hanya menggunakan 18 atom dan dianggap sebagai bentuk pengepakan partikel-partikel ini yang paling padat. Oleh karena itu, berlian adalah zat yang paling keras di planet ini.

Di pusat-pusat permukaan tetrahedron juga terdapat atom-atom yang terikat satu sama lain secara kovalen. Tetapi jika kita perhatikan grafit yang sama, maka dalam kisi kristalnya sebagian ikatannya bersifat kovalen, dan sebagian lagi adalah disulfida, yang cenderung putus. Akibatnya, elektron dapat bermigrasi dan zat tersebut memperoleh sifat logam.

Tapi ini adalah analisis bentuk atom karbon, karena atomlah yang membentuk kisi kristal. Namun baru-baru ini, para ilmuwan telah menemukan bentuk molekul zat tersebut dalam komposisi fullerene, polihedra yang terbuat dari karbon. Sekarang senyawa molekul baru yang mengandung karbon telah ditemukan - dari C60 hingga C540, yang sedang dipelajari.

Berdasarkan rumus, serta konfigurasi atom, para ilmuwan mencoba menciptakan kembali gambaran tersebut di laboratorium. Di alam, berlian ditemukan di pipa kimberlite dan lamproite, serta placer. Batu terbentuk selama jutaan tahun dalam kondisi tertentu yang melibatkan batuan beku, aktivitas seismik, dan juga di bawah pengaruh suhu tinggi.

Ada juga versi masuknya berlian bersamaan dengan meteorit, karena karbon di luar angkasa cukup banyak. Para ilmuwan juga menemukan salah satu modifikasinya - losdaleit - pada meteorit.

Saat ini, berlian diproduksi dengan cara berikut:

• Di bawah tekanan dan suhu tinggi mesin khusus. Para ilmuwan mencoba membuat grafit membentuk ikatan kovalen baru. Batu jenis ini disebut HPHT.
• Metode film juga melibatkan grafit, yang diendapkan di bawah pengaruh uap metana.
• Produksi batu karena sintesis eksplosif.

Meskipun semua orang mengetahui rumus berlian, atau bahannya yang belum dipotong (berlian), tidak ada ilmuwan yang mampu secara akurat mereproduksi batu dengan struktur kisi kristal yang sama, seperti yang dilakukan alam. Oleh karena itu, harga batu tersebut didasarkan pada level tinggi, dan produksi dari perut bumi tidak berhenti.

Sifat fisik berlian

Kotoran dalam berlian

Tentu saja, tidak ada yang sempurna di alam ini. Jadi, berlian juga mengandung pengotor tertentu yang tidak tercermin dalam rumus zatnya, meski mempengaruhi penampilannya. Secara khusus, warna dan transparansi batu berubah, tetapi sifat-sifatnya tidak. Jumlah pengotor tersebut bisa mencapai 1018 atom per 1 cm3. Dan tergantung pada jenis pengotornya, batu memperoleh warna, dan harga berlian juga berubah. Di antara pengotor tersebut adalah:

• silikon;
• kalsium;
• magnesium;
• nitrogen;
• aluminium.

Agar tidak melanggar formula dan komposisi batu, zat tersebut tidak boleh lebih dari 2% dari satu jenis, dan secara umum tidak lebih dari 5%. Jika jumlah pengotor dalam berlian lebih besar, maka batu tersebut mengubah penampilannya secara signifikan dan tidak digunakan dalam perhiasan, tetapi dikirim untuk kebutuhan industri.

Kebanyakan benda padat punya kristal struktur, yang ditandai susunan partikel yang ditentukan secara ketat. Jika Anda menghubungkan partikel dengan garis konvensional, Anda mendapatkan kerangka spasial yang disebut kisi kristal. Titik-titik di mana partikel kristal berada disebut simpul kisi. Node kisi imajiner mungkin mengandung atom, ion, atau molekul.

Tergantung pada sifat partikel yang terletak di titik simpul dan sifat hubungan di antara mereka, empat jenis kisi kristal dibedakan: ionik, logam, atom, dan molekul.

ionik disebut kisi-kisi yang simpul-simpulnya terdapat ion-ion.

Mereka dibentuk oleh zat dengan ikatan ionik. Pada titik-titik kisi seperti itu terdapat ion-ion positif dan negatif yang dihubungkan satu sama lain melalui interaksi elektrostatis.

Kisi kristal ionik mengandung garam, basa, oksida logam aktif. Ion bisa sederhana atau kompleks. Misalnya, pada lokasi kisi natrium klorida terdapat ion natrium sederhana Na dan klor Cl − , dan pada lokasi kisi kalium sulfat terdapat ion kalium sederhana K dan ion sulfat kompleks S O 4 2 − bergantian.

Ikatan antar ion dalam kristal tersebut kuat. Oleh karena itu, zat ionik bersifat padat, tahan api, dan tidak mudah menguap. Zat seperti itu bagus larut dalam air.

Kisi kristal natrium klorida

Kristal natrium klorida

Logam disebut kisi, yang terdiri dari ion positif dan atom logam serta elektron bebas.

Mereka dibentuk oleh zat dengan ikatan logam. Pada titik-titik kisi logam terdapat atom dan ion (baik atom atau ion, yang menjadi atom dengan mudah berubah, melepaskan elektron terluarnya untuk penggunaan umum).

Kisi kristal seperti itu merupakan karakteristik zat sederhana dari logam dan paduan.

Titik leleh logam bisa berbeda-beda (dari \(–37\) °C untuk merkuri hingga dua hingga tiga ribu derajat). Namun semua logam mempunyai ciri khas kilau metalik, kelenturan, keuletan, menghantarkan listrik dengan baik dan kehangatan.

Kisi kristal logam

Perangkat keras

Kisi atom disebut kisi kristal, yang pada simpulnya terdapat atom individu yang dihubungkan melalui ikatan kovalen.

Intan memiliki kisi jenis ini - salah satu modifikasi alotropik karbon. Zat yang mempunyai kisi kristal atom antara lain grafit, silikon, boron dan germanium, serta zat kompleks, misalnya carborundum SiC dan silika, kuarsa, kristal batu, pasir, yang meliputi silikon oksida (\(IV\)) Si O 2.

Zat-zat tersebut dikarakterisasi kekuatan tinggi dan kekerasan. Jadi, berlian adalah bahan alami yang paling keras. Zat dengan kisi kristal atom memiliki sangat banyak suhu tinggi meleleh dan mendidih. Misalnya, titik leleh silika adalah \(1728\) °C, sedangkan untuk grafit lebih tinggi - \(4000\) °C. Kristal atom praktis tidak larut.

Kisi kristal berlian

berlian

Molekuler disebut kisi, pada simpul-simpulnya terdapat molekul-molekul yang dihubungkan melalui interaksi antarmolekul yang lemah.

Terlepas dari kenyataan bahwa atom-atom di dalam molekul dihubungkan oleh ikatan kovalen yang sangat kuat, gaya tarik-menarik antarmolekul yang lemah bekerja di antara molekul-molekul itu sendiri. Oleh karena itu, kristal molekuler memiliki kekuatan rendah dan kekerasan, titik leleh rendah dan mendidih. Banyak zat molekuler berbentuk cair dan gas pada suhu kamar. Zat-zat tersebut bersifat mudah menguap. Misalnya, kristal yodium dan karbon monoksida padat (\(IV\)) (“es kering”) menguap tanpa berubah menjadi cair. Beberapa zat molekuler memiliki bau .

Jenis kisi ini memiliki zat sederhana dalam keadaan agregasi padat: gas mulia dengan molekul monoatomik (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), serta nonlogam dengan dua dan molekul poliatomik (H 2, O 2, N 2, Cl 2, I 2, O 3, P 4, S 8).

Mereka memiliki kisi kristal molekuler juga zat dengan ikatan kovalen polar: air - es, amonia padat, asam, oksida non-logam. Mayoritas senyawa organik juga merupakan kristal molekuler (naftalena, gula, glukosa).

Pecinta batu mulia sangat tertarik dengan topik struktur berlian, deskripsi dan sifat fisik, mekanik dan kimia dasar. Batu cantik ini memiliki struktur kimia non-logam dan memiliki struktur kristal. Dalam bahasa ahli kimia, adamantium adalah bentuk karbon alotropik kubik. Dalam perhiasan, bentuk karbon ini dianggap sebagai batu mulia yang paling mahal, dan perhiasan dengan bahan adamant harganya sangat mahal. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kecemerlangan kristal zat ini tidak dapat dibandingkan dengan benda lain. Selain itu, tidak luntur dan tidak tergores. Artinya, permukaan kristal pada perhiasan yang dipoles selalu enak dipandang.

Meski terdengar paradoks, adamant dan grafit memiliki struktur yang sama. Dan kedua zat yang berlawanan secara diametris ini mempunyai sifat yang sama. Faktanya adalah berlian dan grafit dibentuk oleh atom karbon. Mari kita lihat lebih dekat struktur dan sifat berlian.

Struktur kristal berlian berbentuk tetrahedron, dan atom karbon terletak di tengahnya. Simpul dalam tetrahedron tersebut adalah atom karbon terdekat. Hal ini menghasilkan ikatan atom yang sangat stabil dalam struktur kristal itu sendiri, dan ini menjelaskan peningkatan kekuatan zat tersebut. Atom-atom yang menyusun sel satuan dihubungkan satu sama lain melalui ikatan kovalen. Fitur ini menjelaskan tingginya kepadatan berlian.

Secara umum, kristal berlian dapat dibayangkan sebagai molekul raksasa. Mari kita ingat hal itu masa molar Kristal ini berjumlah 12. Bentuk kristal tidak berhubungan dengan jumlah permukaan batu perhiasan. Tepian berlian muncul saat diproses.

Struktur kimia berlian adalah karbon murni. Tapi masih mengandung kotoran. Analisis kimia yang dilakukan memungkinkan kami menentukan keberadaan sejumlah zat lain. Kotoran meliputi zat-zat seperti:

• nitrogen;
• magnesium;
• aluminium;
• silikon.

Dan masih banyak lagi unsur kimia tabel periodik. Selain itu, banyak elemen merupakan inklusi isomorfik. Namun orang-orang menggunakan berlian untuk lebih dari sekedar membuat perhiasan. Kristal ini banyak digunakan dalam teknologi. Dan semua ini berkat sifat unik dan kekuatan tertingginya.

Video yang disajikan dengan jelas memperlihatkan struktur kristal berlian.

Sifat fisik berlian

Berlian adalah zat terkeras yang ditemukan di alam.

Salah satu varietas adamant - korundum - memiliki struktur yang serupa, tetapi kekerasannya lebih rendah (kekerasan korundum 150 kali lebih rendah daripada kekerasan adamant). Perlu disebutkan bahwa kekerasan zat ditentukan pada skala Mohs. Menurut peringkat ini, berlian diberi peringkat kekerasan tertinggi – 10.

Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengolah logam, termasuk mineral berkekuatan tinggi dan keras, seperti beryl, garnet, safir dan lain-lain. Perkakas berlian sangat tahan terhadap abrasi. Kekerasan dan kepadatan berlian lebih tinggi dibandingkan kuarsa dan korundum.

Namun terlepas dari semua kekerasannya, berlian memiliki kerapuhan yang tinggi. Dan bahkan kepadatan yang sangat tinggi tidak mengurangi kemungkinan pecah saat terjatuh. Bagaimanapun, karbon kristal murni, seperti berlian, memiliki struktur berlapis-lapis. Dan dengan benturan yang tajam pada permukaan yang keras, ia dapat terbelah di bagian struktur yang ikatan antar atomnya sangat lemah. Di tempat pembelahan atom terjadi pembelahan.

Dan dengan segala ketahanan aus dan daya tahan bahan ini, harus dilindungi dari jatuh pada permukaan yang keras. Jenis karbon ini memiliki konduktivitas termal tertinggi di antara semua padatan. Konduktivitas termal berlian berkisar antara 20 hingga 24 W/cm. Harus juga dikatakan bahwa berlian adalah dielektrik. Hal ini dijelaskan oleh kekhasan ikatan atom pada kristal zat ini.

Suhu pembakaran intan dalam oksigen adalah 800°C. Variasi karbon ini terbakar dengan nyala api biru yang indah. Namun pada suhu 2000°C dan tanpa oksigen, mineral cantik ini berubah menjadi grafit. Titik leleh berlian adalah 3700-4000°C.

Sifat berlian yang paling mendasar dan berharga adalah indeks bias dan tingkat dispersinya yang tinggi. Kecemerlangan berlian bergantung pada karakteristik ini tanda mineral berharga ini. Berat berlian diukur dalam karat. Berat satu karat berlian kurang lebih 0,2 gram. Untuk menentukan nilai ini, pembuat perhiasan memiliki tabel dan informasi yang diperlukan.