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Diamant



Diamant
Chemismus C
Kristallsystem kubisch fcc
Kristallklasse __
Farbe farblos, gelb, braun, durch Verunreinigungen auch rot, grün, gelb, blau, schwarz etc.
Strichfarbe weiß
Härte 10
Dichte 3,47 - 3,55 g/cm3
Glanz Diamantglanz (Fettglanz)
Opazität durchsichtig
Bruch muschelig bis splittrig
Spaltbarkeit vollkommen (111)
Habitus gedrungen
häufige Kristallflächen __
Zwillingsbildung __
Kristalloptik
Brechungsindex 2,41 bei λ = 590 nm
Doppelbrechung keine; häufig anomal
optische Orientierung __
Winkel/Dispersion
der optischen Achsen
2vz ~ ___
weitere Eigenschaften
chemisches Verhalten chemisch inert gegenüber fast allen Chemikalien außer Sauerstoff bei hohen Temperaturen
ähnliche Minerale __
Radioaktivität nicht radioaktiv
Magnetismus nicht magnetisch
besondere Kennzeichen höchster Schmelzpunkt (3820 Kelvin), Wärmeleitfähigkeit fünfmal besser als Silber

Diamant (von griechisch diaphainein: durchscheinen und adamantos: das Unbezwingbare) ist neben Graphit und Fulleren eine der drei Modifikationen des Kohlenstoffs und mit einer Mohshärte von 10 das härteste natürlich vorkommende Mineral. Seine Schleifhärte ist gar 140 mal so groß wie die des Korund. Allerdings ist die Härte des Diamanten auf seinen einzelnen Kristallflächen unterschiedlich, wodurch es erst möglich wird Diamant mit Diamant zu schleifen, da in dem dazu verwendeten Diamant-Pulver jeder Härtegrad vorkommt. Diamant ist bei Raumtemperatur metastabil, die Aktivierungsenergie für den Phasenübergang in die stabile Modifikation (Graphit) ist jedoch so hoch, dass eine Umwandlung in Graphit bei Raumtemperatur praktisch nicht stattfindet. Diamant besitzt ein kubisches Kristallsystem und ist in reinem Zustand transparent, oft aber durch Verunreinigungen in den verschiedensten Farben gefärbt, die Strichfarbe ist weiß.

Die Masse individueller Diamanten wird traditionell in Karat angegeben, einer Einheit, die 0,2 g entspricht.

Neben dem eigentlichen, kubisch kristallisierenden Diamanten gibt es auch eine sehr seltene hexagonale Kohlenstoff-Variante, welche als hexagonaler Diamant oder Lonsdaleit bezeichnet wird.

Table of contents
1 Aufbau und chemisches Verhalten
2 Entstehung und Vorkommen
3 Künstlicher Diamant
4 Verwendung
5 Diamanten als Schmuckstein
6 Soziale Einflüsse
7 Geschichte
8 Weblinks

Aufbau und chemisches Verhalten

Im Diamant sind die Kohlenstoffatome tetraedrisch gebunden, das bedeutet, jedes Atom hat vier symmetrisch ausgerichtete Bindungen zu seinen nächsten Nachbarn. Die große Härte resultiert aus der sehr hohen Bindungsenergie der vollständig in sp3-Hybridisierung vorliegenden chemischen Bindungen.

Diamant verbrennt in reinem Sauerstoff bei ca. 720 °C, in Luft bei über 800 °C zu Kohlendioxid.

Entstehung und Vorkommen

Das Muttergestein des Diamanten ist der Kimberlit. Innerhalb dieses Gesteins wandelt sich der Kohlenstoff in Tiefen von oft mehr als 150 km unter hohem Druck und bei Temperaturen von bis zu 3000 °C zu Diamanten um. Diese kommen durch die so genannten Pipes an die Erdoberfläche. Von dort können sie durch natürliche Verwitterungsprozesse, bei denen sie aufgrund ihrer Härte intakt bleiben, abtransportiert werden und reichern sich dann meist in Sedimentgesteinen an, die heute eine der Hauptquellen des Minerals darstellen.

Gewonnen werden sie zudem in den Vulkanschloten erloschener Vulkane, die senkrecht nach unten abgebaut werden. Das Muttergestein wird dabei zermahlen, um die Diamanten zu gewinnen. Im Süden Afrikas liegen Diamanten auch am Grund der Wüste, so dass der Sand bis zum gewachsenen Fels abgetragen und gewaschen werden muss.

Die größten Diamantenvorkommen befinden sich in Afrika, insbesondere in der Republik Südafrika, Namibia, Botswana, der Demokratischen Republik Kongo und Sierra Leone, in Australien und in Russland. Es wurden aber auf allen Kontinenten bis auf Europa und die Antarktis Diamanten gefunden. Die Weltproduktion liegt heute bei etwa zwanzig Tonnen pro Jahr.

Mikrodiamanten entstehen vor allem bei Meteoriteneinschlägen: Bei den dabei auftretenden hohen Temperaturen und Drücken wird irdischer Kohlenstoff so stark komprimiert, dass sich kleine Diamantkristalle und auch Lonsdaleiten bilden, die sich aus der Explosionswolke ablagern und noch heute in der Umgebung von Meteoritenkratern wie dem Barringer-Krater nachgewiesen werden können.

Mikrodiamanten kommen auch in Fundstücken von Eisenmeteoriten und ureilitischen Achondriten vor, wo sie vermutlich durch Schockereignisse aus Graphit gebildet wurden. Winzige Diamanten, wegen ihrer typischen Größe von nur einigen Nanometern oft Nanodiamanten genannt, kommen zudem in Form von präsolaren Mineralen in primitiven Meteoriten vor.

Künstlicher Diamant

Seit 1955 ist es mit Hilfe des so genannten Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahrens (HPHT - engl.: high-pressure high-temperature) möglich, künstliche Diamanten herzustellen. Bei diesem Verfahren wird Graphit in einer hydraulischen Presse bei Drücken von einigen Gigapascal und Temperaturen von über 1500 °C zusammengepresst. Unter diesen Bedingungen ist Diamant die thermodynamisch stabilere Form von Kohlenstoff, so dass sich der Graphit zu Diamant umwandelt. Dieser Umwandlungsprozess kann unter Beigabe eines Katalysators beschleunigt werden. Analog zum Diamanten lässt sich aus der hexagonalen Modifikation des Bornitrids ebenfalls unter Verwendung der Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese kubisches Bornitrid (CBN) herstellen. CBN erreicht allerdings nicht die Härte des Diamanten.

Eine Alternativmöglichkeit zur Herstellung von künstlichem Diamant ist die Beschichtung von Substraten mit Hilfe der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD - engl.: chemical vapour deposition). Dabei wird in einer Vakuumkammer eine einige Mikrometer dicke Diamantschicht auf den Substraten (z.B. Hartmetallwerkzeuge) abgeschieden. Ausgangsstoff dabei ist ein Gasgemisch aus Methan und Wasserstoff. Die Aktivierung des Gases erfolgt thermisch oder mit Hilfe eines Plasmas.

Als weitere Entwicklung können mit Hilfe der Technik der Plasmabeschichtung nur wenige Mikrometer dünne Schichten aus so genanntem diamantartigen Kohlenstoff (DLC - engl.: diamond-like carbon) hergestellt werden. Diese Schichten vereinigen gleichzeitig die extreme Härte des Diamanten und die sehr guten Gleitreibungseigenschaften von Graphit. In ihnen liegt, je nach Beschichtungsparametern, eine Mischung von sp2- und sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen vor.

Verwendung

Die prestigetrachtigste Anwendung finden Diamanten als hochwertige Schmucksteine. Eine höhere wirtschaftliche Bedeutung haben sie aber heute durch ihre industrielle Verwendung in der Produktion von Schneid- und Schleifwerkzeugen, wobei man sich ihre große Härte zunutze macht. Dünne Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff dienen in großtechnischem Maßstab als Verschleißschutz.

Durch künstliche Diamanten geschickte Laserstrahlen erhöhen die Energie des Lasers, diamantbesetzte Skalpelle könnten zum Beispiel in der Medizin zum Einsatz kommen.

Durch Zusatz von Bor können Diamanten leitfähig gemacht werden und als Halbleiter oder sogar als Supraleiter fungieren.

Diamanten als Schmuckstein

Ein Diamant hat eine sehr hohe Lichtbrechung und daher einen starken Glanz, weshalb er als Edelstein verschliffen werden kann. Erst durch die Erfindung moderner Schliffe im 20. Jahrhundert, durch die das Feuer eines Diamanten erst richtig zur Geltung kommt, wurde aber sein wahrer Wert offenbar. Es beruht auf zahllosen inneren Lichtreflexionen, die durch den sorgfältigen Schliff der einzelnen Facetten hervorgerufen werden, welche in speziell gewählten Winkelverhältnissen zueinander stehen müssen. Nur ein Viertel aller Diamanten ist aber überhaupt als Schmuckstein geeignet.

Diamantbestimmung

-Einheiten]] Kriterien zur Erkennung eines Diamanten sind seine Dichte, Härte, Wärmeleitfähigkeit, Glanz, Lichtstreuung oder Dispersion, Lichtbrechung oder Refraktion sowie Art und Ausbildung vorhandener Einschlüsse.

Ein weiteres wichtiges Unterscheidungsinstrument zwischen naturfarbenen und künstlich gefärbten Diamanten liegt in der Absorptions-Spektroskopie. Diamanten kommen in allen Farben und Schattierungen vor, doch sind es nur die gelben, braunen und grünen Diamanten die ein Linienspektrum erzeugen. Die Farbe, und damit auch die Absorptionslinien, beruhen auf Stickstoffbeigaben im Kohlenstoffgitter des natürlichen Diamanten.

Brillanten

Eine besonders charakteristische - und für Diamanten die mit Abstand häufigste - Schliffform ist der Brillantschliff. Nur derartig geschliffene Diamanten dürfen als Brillanten bezeichnet werden. Zusätzliche Angaben wie echt usw. sind dabei nicht erlaubt, da irreführend. Zwar ist es möglich - und auch nicht unüblich - andere Edelsteine oder Imitate im Brillantschliff zu verarbeiten, jedoch müssen diese dann eindeutig bezeichnet sein (zum Beispiel Zirkonia in Brillantschliff).

Merkmale des Modernen Brillantschliffs (auch Vollbrillant genannt) sind eine kreisrunde Rundiste, mindestens 32 Facetten plus Tafel im Oberteil sowie mindestens 24 Facetten plus gegebenenfalls eine Kalette im Unterteil. Er wurde um 1910 aus dem so genannten Altschliff des vorhergehenden Jahrhunderts entwickelt.
Es gibt heute unterschiedliche Varianten:
Der Tolkowsky-Brillant von 1919 hat eine sehr gute Lichtausbeute und gilt in den USA als Grundlage der Schliffgraduierung.
  • Der Ideal-Brillant, 1926 von Johnson und Rösch eingeführt, gilt im Gegensatz zu seinem Namen durchaus nicht als ideal, da seine Proportionen zu unförmig wirken.
  • Der Parker-Brillant von 1951 hat eine gute Lichtausbeute, aber wegen eines recht flachen Oberteils eine geringe Dispersion, was zu einem mangelhaften Farbenspiel führt.
  • Der Skandinavischer Standard-Brillant von 1968 ist wie der Name vermuten lässt in Skandinavien die Grundlage zur Graduierung.
  • Der Feinschliff-Brillant von 1939 wurde von Eppler entwickelt und ist in Deutschland Grundlage der Graduierung.

  • Aufgrund der weitgehend feststehenden Proportionen beim Brillanten, ist es möglich anhand des Durchmessers das ungefähre Karat-Gewicht zu ermitteln.
    Durchmesser Karat
    1,1 mm 0,01 ct
    2,0 mm 0,03 ct
    3,0 mm 0,10 ct
    5,1 mm 0,50 ct
    6,3 mm 1,00 ct
    8,3 mm 2,00 ct
    11,2 mm 5,00 ct

    Die Entwicklung des Brillantschliffs

    Der Diamant findet seit mindestens 2000 Jahren schon als Schmuckstein Verwendung, doch eine gezielte Bearbeitung setzte erst im 14. Jahrhundert ein. Zunächst aber wurden hier nur zur Erhöhung des optischen Effektes die natürlichen Kristallfächen poliert. Dieser - noch weitgehend in seiner natürlichen Form belassene - erste Diamantschliff wurde, seiner Charakteristik entsprechend, Spitzstein genannt.
    Durch Abspalten oder Abschleifen der Oktaederspitzen erzeugte man bald eine zusätzliche große Fläche 
    auf der Oberseite (Tafel) und eine kleine auf der Unterseite (Kalette) was zum sogenannten 
    Dickstein oder Tafelstein führte. 

    Seite Ende des 15. Jahrhunderts legte man, dank der Entwicklung der Schleifscheibe, immer mehr zusätzliche Facetten an. Um 1650 wurde - der Überlieferung nach auf Anregung des französischen Kardinals Mazarin - erstmals ein Stein mit 34 Flächen (32 Facetten plus Tafel und Kalette), sowie gerundetem, wenn auch noch nicht kreisrundem, Grundriß (Rundiste) entwickelt. Diese, Zweifaches Gut oder auch Mazarin-Schliff genannte Form, erhielt Ende des 17. Jahrhunderts durch den venezianischen Edelsteinschleifer Peruzzi seine Steigerung im sogenannten Dreifachen Gut oder Peruzzi-Schliff. Dieser wies bereits alle Facetten und auch ähnliche Proportionen des späteren Brillant-Schliffes auf. Aber auch beim Altschliff, dem unmittelbaren Vorläufer des modernen Brillanten, ist der kreisrunde Körper noch nicht konsequent umgesetzt. Dies geschah erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts.

    Da der Diamant, gerade in einer schmuckwürdigen Qualität, ein sehr teurer, weil seltener und unter großem Aufwand zu 
    gewinnender Rohstoff ist, war und ist man natürlich stets bestrebt beim Schleifen möglichst effizient zu arbeiten. 
    Dies bedeutet, dass man versucht, unter möglichst geringem Materialverlust einen möglichst großen optischen, 
    und somit wertsteigernden, Effekt zu erzielen.

    Fancy Diamonds

    Fancy Diamonds (englisch fancy "schick"), auch kurz Fancys genannt, sind farbige Diamanten. Sie sind seltener und viel wertvoller als weiße Diamanten, denn von 100.000 Diamanten ist durchschnittlich nur ein Fancy-Diamant dabei. Gelb- und Brauntöne, die mehr als 80 % aller farbigen Diamanten ausmachen, sind allerdings keine Fancys, sondern gehen auf Verunreinigungen zurück. Kanariengelb ist hingegen eine Fancy-Farbe. Die erste große Fancy-Quelle wurde 1867 in Südafrika gefunden. Heute ist die Argyle Mine in Australien die wichtigste Fundstätte für Fancy Diamanten.

    Man unterscheidet sieben Fancy-Farben, neben denen noch viele weitere Zwischenfarben wie z. B. Gold, Grau oder Gelbgrün existieren. Für die Färbung ist je ein anderer Stoff verantwortlich:

    Reinheit

    Zur Beschreibung der Reinheit werden folgende Abkürzungen und Fachbegriffe verwendet (Rangfolge):

    1. if (internally flawless) - lupenrein
    2. vvs (very, very small inclusions) - sehr, sehr kleine Einschlüsse
    3. vs (very small inclusions) - sehr kleine Einschlüsse
    4. si (small inclusions) - kleine Einschlüsse
    5. p1 (Piqué 1) - Einschlüsse mindern die Brillanz nicht
    6. p2 (Piqué 2) - Einschlüsse mindern die Brillanz nur schwach
    7. p3 (Piqué 3) - Einschlüsse mindern die Brillanz deutlich

    Große und berühmte Diamaten

    In der folgenden Tabelle sind einige besonders berühmte Diamanten zusammen mit ihrem Fundgewicht sowie Fundort und -jahr aufgeführt:

    Name Rohgewicht Fundjahr Fundland Bemerkung
    Cullinan 3106 Karat 1905 Südafrika Wurde in 105 Steine aufgespaltet.
    Excelsior 995,20 Karat 1893 Südafrika Wurde in 22 Steine aufgespaltet.
    Star of Sierra Leone 968,90 Karat 1972 Sierra Leone Wurde in 17 Steine aufgespaltet.
    Großmogul 797,5 Karat 1650 Indien Gilt seit 1739 als verschwunden.
    Koh-i-Noor 186 Karat ca. 3000 v. Chr. evt. Indien ältesten bekannten Diamanten
    Florentiner 137,27 Karat unbekannt unbekannt gelber Diamant
    Regent od. Pitt 136,75 Karat um 1700 Indien heute im Louvre
    Hope 112 Karat unbekannt unbekannt 1642 erstmals aufgetaucht. Soll Unglück bringen!
    Schah 86 Karat unbekannt unbekannt mit Gravur seiner drei königlichen Besitzer (einer war Schah Janan, deshalb sein Name); heute im Kreml in Moskau
    Sancy 55 Karat unbekannt Indien  
    Dresden Diamant 41 Karat um 1743 Indien Grüne Farbe, heute im Grünen Gewölbe in Dresden

    Soziale Einflüsse

    Während der Großteil der heutigen Diamanten mit modernen Mitteln von sehr wenigen international operierenden Konzernen wie der Firma De Beers abgebaut wird, kommt es durch den exorbitanten Preis, der für Diamanten gezahlt wird, vor allem in den unterentwickelten Regionen und Krisengebieten der Welt zu Grabungen unter erbärmlichen und zum Teil lebensgefährlichen Bedingungen. Selbst wenn einzelne der Arbeiter fündig werden, werden die Rohdiamanten zumeist billig an die lokalen Kriegsherren verkauft, so dass nur ein Bruchteil der Gewinne bei den eigentlichen Produzenten verbleibt.

    Mit den Gewinnen aus dem Diamantenhandel werden auf dem afrikanischen Kontinent auch viele Bürgerkriege finanziert, so z. B. in der Demokratischen Republik Kongo. Auch aus diesem Grunde wird heute versucht, den Handel mit diesen Blutdiamanten bzw. Konfliktdiamanten zu unterbinden. Allerdings ist es praktisch nicht möglich einem Diamanten seine Herkunft anzusehen, und Zertifikate, die dies ermöglichen sollen, werden häufig gefälscht.

    Geschichte

    Der erste überlieferte Diamantfund stammte aus dem 4. Jahrtausend v. Chr aus Indien. Bereits damals sagte man Diamanten magische Wirkungen nach, weshalb man sie auch als Talismane nutzte. Diamanten waren auch bei den alten Römernn bekannt und wurden sehr geschätzt. Um 600 n. Chr wurde der erste Diamant auf der indonesischen Insel Borneo gemeldet, doch obwohl Indien nun nicht mehr die einzige Quelle war, blieben die indonesischen Funde unbedeutend, da die Anzahl zu gering und der Transport zu den Handelsstädten zu weit war. Erst im 13. Jahrhundert entdeckte man, dass sich Diamanten bearbeiten lassen, was jedoch in Indien abgelehnt wurde, da die Steine so angeblich ihre magischen Kräfte verlieren könnten. Der heutige typische Brillantschliff wurde erst um 1910 entwickelt.

    Im 18. Jahrhundert fingen die indischen (und auch die indonesischen) Minen an sich zu erschöpfen. Als ein Portugiese auf der Suche nach Gold in Brasilien war, entdeckte er den ersten Diamanten außerhalb Asiens. Dieser Fund verursachte einen "Diamantenrausch". Den ersten Diamanten im Muttergestein Kimberlit fand man 1869 im südafrikanischen Kimberley. Ein Jahr später übernahm Südafrika die Rolle des Hauptlieferanten, da auch Brasiliens Funde seltener wurden. 1926 entdeckte man auch an der Atlantikküste Diamanten und 1955 wurde schließlich der erste Diamant künstlich hergestellt. Den ersten Diamanten auf dem Meeresgrund fand man erst 1961. Heute ist Australien Hauptlieferant für Diamanten.

    Weitere Erstfunde:

    Siehe auch: Liste von Mineralen

    Weblinks




         
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