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Diamond (Diamant)

Introduction

Der Diamant (grisch.: "adamantos - unbezwingbare) ist neben Graphit, Lonsdaleit und den Fulleren eine weitere Modifikation des Kohlenstoffes. Auf der Mohshärte-Skala erreicht er als einzigstes Mineral die Stufe 10 und seine Schleifhärte ist 142 mal härter als Korund und 1.170 mal härter als Quarz.

Diamant

Pictures (47 Images total)

Diamant
Views (Image: 1295125904): 12038, Rating: 9.1
Diamant

Größe: 12x12x12 mm; Fundort: Argyle Mine, Kimberley, Western Australia, Australien; Ex Wolfgang Henkel Sammlung

Copyright: Dan Weinrich
Contribution: slugslayer 2011-01-15
Diamant in Kimberlit
Views (Image: 1233907149): 17327
Diamant in Kimberlit

Größe: 3,96 mm; Fundort: Kimberlitschlot Mir, Mirny, Saha, Sibirien, Russland

Copyright: Matteo Chinellato
Contribution: slugslayer 2009-02-06
Diamant
Views (Image: 1296644095): 1699
Diamant

Größe: 09x08x08 mm; Fundort: Argyle Mine, Kimberley, Western Australia, Australien

Copyright: Rob Lavinsky
Contribution: slugslayer 2011-02-02
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Chemism

Chemical formula

C

Chemical composition

Kohlenstoff

Unit weight: 12.01078 u; Number of atoms in the formula: 1

Info

Empirical formula:

C

Element

Symbol

Weight%

Atoms

Atoms%

Atom weight (u)

Sum weight (u)

Carbon

C

100.00

1

100.00

12.0107800

12.0107800

Strunz 9th edition incl. updates

1.CB.10

1: Elemente (Metalle, intermetallische Legierungen, Metalloide u. Nichtmetalle, Carbide, Silicide, Nitride u. Phosphide)
C: Halbmetalle (Metalloide) und Nichtmetalle
B: Kohlenstoff-Silizium-Familie
10:Diamant-Gruppe

Lapis Classification

I/B.02-040

I: ELEMENTE
B: Halbmetalle und Nichtmetalle

Classification by Hölzel

1.DA.110

1: ELEMENTS
D: Non Metals
A: Carbon-Silicon-Group

Hey's Chemical Index of Minerals

1.24

Dana 8th edition

1.3.6.1

IMA status

vererbt, da vor 1959 (vor IMA) bereits beschrieben

Mineral status

anerkanntes Mineral

IMA Classification

IMA Classification

Optical Properties

Color

farblos, verschiedene Fremdfarben

Streak color

weiß

Diaphaneity (Transparency)

transparent bis teilweise transparent bis durchscheinend

Lustre

Diamantglanz, Fettglanz

Luminescence

fluoreszierend; Loryn F. Bruce, Maya G. Kopylova, Micaela Longo, John Ryder, Larissa F. Dobrzhinetskaya: Luminescence of diamonds from metamorphic rocks. American Mineralogist 96 (2011) S.14-22.

RI value α / ω / n

2.418

Ri mean

2.418

2V angle

Isotropisch

Pleochroism

keiner

Crystallography

Crystal System

kubisch

Class (H-M)

m3m

Space Group number

227

Space Group

Fd3m

Cell parameters a (Å)

3.567

Cell parameters b (Å)

-

Cell parameters c (Å)

-

Cell parameters a/b or c/a

1

Cell parameters c/b

-

Cell parameters α

90°

Cell parameters β

90°

Cell parameters γ

90°

Z

8

Volumne (ų)

45.385

X-Ray Powder Diffraction

2.06(100),
1.261(30),
1.075(20),
0.892(10),
0.818(20)

XRD chart Diamond

Calculated from d-spacing and intensity at 0.1541838 nm (Cu)

Crystals 3D

Open larger view

Crystal Structure 3D

Open larger view

Physical Properties

Hardness (Mohs)

10.0

VHN (Hardness Vickers)

6300 (ungefähre Angabe abgeleitet aus der Mohshärte)

Density (g/cm³)

3.51 - 3.52

3.515 ( ρ calc. Mineralienatlas )

Cleavages

vollkommen {111}

Fracture

muschelig

Tenacity

spröde

Solubility

- Säuren, Alkalien

Chemical Properties and Tests

bei Erhitzen unter Luftabschluß entsteht Graphit, bei Luftzutritt verbrennt er

(Co-)Type locality

(Co-)Type locality

Preface

Generation conditions

Kristallisiert in großen Erdtiefen als Frühausscheidung aus ultrabasischen Magmen. Primär in Kimberlitschloten. Der Kimberlit verwittert leicht, der Diamant gelangt in die Sedimente und reichert sich in Seifen an.

Name from

Der Name stammt vom griechischen Wort `adamas`, was `unverwundbar` bedeutet.

Reference List

Handbook of Mineralogy (Anthony et al.), 1 (1990), 131
Lehrbuch der Mineralogie/Rösler (1991)

Relevance, Usage

wird als Schleifmittel, zum Besatz von Bohrkronen, Sägeblättern und zu Schmuckzwecken verwendet

Detailed description

Entstehung

Von allen Edelsteinen dieser Welt ist über die Entstehung von Diamanten am meisten bekannt. Es ist heute wissenschaftlich belegt, dass der Diamant unter Temperaturen von 1250 bis 1500 °C und unter einem Druck von 100 bis 150 Kilobar entsteht. Solche extremen Bedingungen herrschen auf der Erde ab einer Tiefe von etwa 150 km. Die Schicht, in der solche Bedingungen vorherrschen gehört zum Oberen Erdmantel, der nach heutigen Vorstellungen von ultramafischen Gesteinen wie Peridotit und Eklogit mit örtlichen Magmenherden gebildet wird. Das der Diamant in diesen Zonen gebildet wird beweist das ultramafische Muttergestein (z.B.: Kimberlit) und die Einschlüsse die man in den Diamanten findet.

Auf Grund tektonischer Bewegungen kam es zu einer Differenzierung des basischen Magmas in der Tiefe und es kam zur Umwandlung der Tiefengesteine in neue, metamorphe Gesteine. Dabei entstanden neue gesteinsbildende und akzessorische Begleitmineralien – unter diesen ist auch der Diamant.

Nach Meinung der Forscher gibt es drei verschiedene Arten über die chemische Reaktion bei der Entstehung.

Die 1. behaupten es findet eine Reduktion von Kohlendioxid (CO2) einem normalen Bauelement des Erdmantels statt. Die sich so abspielen würde:

2FeS + CO2 = 2FeO + S2 + C

Oder eine andere, aus den vorhandenen Elementen im Erdmantel, Entwicklungsmöglichkeit:

2FeO + CO2 = Fe2O3 + CO 2FeO + CO = Fe2O3 + C

oder als dritte Variante:

H2 + CO2 = H2O + CO // 4H + CO2 CH4 + 2H2O // CH4 + CO H2O + H2 + C (Diamant)

Über die genauen chemischen Abläufe streiten sich die Gelehrten heute noch. Doch im Allgemeinen wird von einer Reduktion des CO2 ausgegangen.

Die Kristallisation von Diamanten findet nur sehr langsam statt. Im Gegensatz dazu geht die Abkühlung extrem schnell von statten, wodurch der Diamant nicht die Möglichkeiten bekommt sich in Graphit umzuwandeln.

An die Erdoberfläche gelangt Diamant später bei Vulkanausbrüchen, wenn die emporsteigende Lava Brocken des Tiefengesteins mitreißt. Aus diesem Lava- und Gesteins-Gemisch des Vulkanschlots bilden sich anschließend die Gesteine Kimberlit oder Lamproit, die nun die Fundorte des Diamanten darstellen, nicht jedoch seinen Ursprungsort.

Lit.: I. D. Ryabchikov: Conditions of diamond formation in the Earth’s lower mantle. Doklady Earth Sciences Volume 438, Number 2 (2011) S.788-791.


Namen

Synonyme gibt es einige, wenn auch zumeist veraltete: Adamant, Adamas, Anachites, Diamas, Iras, Itam und das lyrische "Mond der Berge". Unedle, undurchsichtige Diamanten werden Ballas, Bort oder Carbonado genannt, winzig kleine Steine heißen im Handel Salzkörner. Edle Stücke mit einem Farbwechsel von blauweiß nach gelblich schlicht "Prernier". Geschliffene Diamanten werden je nach Schliff-Form auch Brillant, Rautenstein, Spitzstein oder Tafelstein genannt.


Wissenschaftliches

Der Diamant spielt nicht nur in der Industrie eine bedeutende Rolle sondern ist auch geologisch sehr wertvoll. Aus Einschlüssen in Diamanten kann auf die Zusammensetzung des Erdinneren in bestimmten Tiefen geschlossen werden. So wurden Diamanten aus Tiefe von über 700 km durch ihre Einschlüsse nachgewiesen. (Bestimmte Gesteine können nur unter diesem Druck und Tiefe entstehen). Das Gro der Diamanten dürfte in einer Tiefe von 140 bis 150 km im oberen Erdmantel entstehen.


Geschichte

Der erste bestätigte Diamantenfund kommt aus Indien ca. 4000 Jahre vor Chr.. Es wurden in Tempeln und alten Schriften Hinweise gefunden in denen behauptet wird, dass indische Priester goldene Schilder mit einem Diamanten in der Mitte trugen. Da Zeichnung und Nachbauten von diesen Schildern aber ergaben das die Diamanten so groß wie der heutige Koh-i-Noor gewesen sein mussten, glaubt die Fachwelt, dass es sich um Bergkristalle handelte. Dennoch finden sich in den alten Schriften immer wieder Hinweise, die auf Diamantenfunde und deren Verwendung schließen lassen.

Im 6 Jahrh. n. Chr. wurden die ersten Diamantenfunde aus Indonesien gemeldet, was jedoch nicht für bedeutend gehalten wurde, da die Ausbeute zu gering und der Abtransport zu aufwendig gewesen war.

Als im 17.-18. Jahrhundert die portugiesische und spanische Herrschaft in Südamerika auf dem Höhepunkt war, entdeckte man die ersten Diamanten bei der Goldsuche im Amazonasgebiet des heutigen Brasiliens. Diese Funde verursachten einen "Diamantenrausch" welcher hunderte Abenteurer anlockte. Noch heute werden von Brasilien Diamanten geliefert, welche aber in der Menge längst nicht denen früherer Funde entsprechen.


Älteste Diamanten der Welt entdeckt

In Australien haben Forscher Diamanten gefunden, die mehr als vier Milliarden Jahre alt sind und damit nur wenig jünger als die Erde selbst. Für die Forschung sind diese mikroskopisch kleinen Mineralien sehr wertvoll, denn sie erlauben Rückschlüsse auf die Frühgeschichte der Erde.

4,252 Milliarden Jahre (+-7 Ma) alt sind die Diamanten, die Forscher der Universität Münster in Australien ausgegraben haben. "Wir haben mit den Diamanten die ältesten Kohlenstoffrelikte in der Hand", sagte der Mineraloge Thorsten Geisler. Kohlenstoff ist ein Grundbaustein des Lebens.

Von ihrem Fund berichten Geisler und seine Mitarbeiterin Martina Menneken in der britischen Wissenschaftzeitschrift "Nature" (Bd. 448, S. 917). Zwar kann man Diamanten nicht direkt datieren, doch sind diese Schmuckstücke aus der Frühgeschichte der Erde in das Mineral Zirkon eingeschlossen. Und das Alter von Zirkonen lässt sich durchaus bestimmen.

Wenige Felsen der Erdkruste seien älter als 3,7 Milliarden Jahre und keine älter als 4,03 Milliarden Jahre, schreibt der australische Geowissenschaftler Ian Williams in einem Begleitartikel in "Nature". Der Zufallsfund - eigentlich untersuchen Geisler, Menneken und ihr Team ja Zirkone - ist wegen seines ungeheuren Alters überaus bedeutsam für die Erforschung der Erdgeschichte. "Die früheste Periode der planetaren Geschichte zwischen der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren und der Bildung der ältesten bekannten Gesteine 500 Millionen Jahre später ist die geologische Entsprechung des Mittelalters", schreibt Williams.

Und über dieses Mittelalter streiten die Geologen heftig. Erkaltete die junge Erde rasch, so dass sich Felsen (und später auch das erste Leben) schneller bilden konnten als vermutet? "Möglicherweise hat die Abkühlung der Erde und damit die Entstehung einer festen Kruste viel früher begonnen als bislang gedacht", sagte Geisler. Damit könnten sich auch die Kontinente und das erste Leben auf der einst unwirtlichen Erde schon früher als bislang vermutet entwickelt haben. Die bisher ältesten gefundenen Diamanten waren auf ein Alter von rund 3,3 Milliarden Jahren datiert worden.

Auch das Gegenteil ist denkbar. Mit einer Analyse der Stickstoff-Spuren in den Fundstücken soll nun geprüft werden, ob die Diamanten nur relativ kurze Zeit aber unter hohem Druck im Erdmantel verbrachten oder aber relativ lang unter geringerem Druck entstanden, bevor sie in Zirkon eingeschlossen wurden.

Martina Menneken hatte Zirkon-Einschlüsse in den australischen Sedimenten untersucht. Eher zufällig fand sie in 45 von 1000 analysierten Zirkonen schließlich die Diamantkristalle. Sie sind allerdings nur zwischen 10 und 60 Mikrometern groß - zu klein für das menschliche Auge und nur unter dem Mikroskop zu erkennen.


Künstliche / Synthetische Diamanten

Künstliche Diamanten werden primär unter möglichst naturähnlichen Bedingungen hergestellt; unter hoher Temperatur von ca. 1500°C - 3000°C und extrem viel Druck - ca. 55 - 60 Kilobar, was dem Druck in 140 km - 150 km unter der Erdoberfläche entspricht. Zu diesem Zweck werden leistungsfähige hydraulische Pressen verwendet.

Erste künstliche Diamanten wurden in den 50er Jahren hergestellt. 2001 gelang es Wissenschaftlern am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) erstmals Diamanten auch an der Luft zu züchten. Ein sog. Photonen-Plasmatron ermöglicht die Diamantabscheidung an der offenen Luftatmosphäre.

War es anfänglich nur möglich kleine Diamanten zu züchten, ist es heute auch möglich kostengünstig große Diamanten herzustellen. Künstliche Diamanten können wegen ihrer gleichmäßigen Wachstumsbedingungen und Reinheit von echten Diamaten, die unregelmäßiger Wachsen unterschieden werden. Aber auch hier wird u.a. mit Hilfe künstlicher Verunreinigungen die Natur zunehmends nachempfunden und die Unterscheidung schwieriger. Der Laie, wie auch der Fachmann kann ohne spezielle Messgeräte kaum noch eine Unterscheidung treffen.

Künstliche Diamanten finden ihre Anwendung in speziellen Beschichtungen, der Forschung, Lasertechnik und zunehmend im Halbleiterbereich.

siehe auch > Falsche Diamanten, Künstliche Kristalle

Related minerals "Strunz Classification" (9. Edition) [Mineral | Chemical formula | Crystal system | Space group | Space Group | Indenture number]

Diamond

C

kubisch

Fd3m

m3m

1.CB.10

Lonsdaleite

C

hexagonal

P63/mmc

6/mmm

1.CB.10

Related minerals "Lapis Classification" [Mineral | Chemical formula | Crystal system | Space group | Space Group | Indenture number]

Graphite

C

hexagonal

P63/mmc

6/mmm

I/B.02-010

Chaoite

C

hexagonal

P6/mmm

6/mmm

I/B.02-020

Moissanite

SiC

hexagonal

P63mc

6mm

I/B.02-030

Diamond

C

kubisch

Fd3m

m3m

I/B.02-040

Lonsdaleite

C

hexagonal

P63/mmc

6/mmm

I/B.02-050

'Fullerite'

C60

tetragonal

I/B.02-060

Related minerals "Hoelzel Classification" [Mineral | Chemical formula | Crystal system | Space group | Space Group | Indenture number]

Chaoite

C

hexagonal

P6/mmm

6/mmm

1.DA.130

Diamond

C

kubisch

Fd3m

m3m

1.DA.110

Graphite

C

hexagonal

P63/mmc

6/mmm

1.DA.100

Lonsdaleite

C

hexagonal

P63/mmc

6/mmm

1.DA.140

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Japanisch

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Latin

Adamas, punctum lapidis pretiosior auro

Ademant

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Bort

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Ein Diamant in Brillantschliff - wird oft fälschlich als Synonym für Diamant verwendet. Wird häufig auch falsch als Brilliant geschrieben.

German

Brilliant

häufige falsche Schreibweise für Brillant. Ein Diamant in Brillantschliff - wird oft fälschlich als Synonym für Diamant verwendet.

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German

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