יהלום הוא מינרל טבעי, אחד המפורסמים והיקרים ביותר. ישנן השערות ואגדות רבות סביבו, במיוחד בכל הנוגע לערך שלו ולגילוי זיופים. נושא נפרד למחקר הוא הקשר בין יהלום לגרפיט. אנשים רבים יודעים שהמינרלים האלה דומים, אבל לא כולם יודעים בדיוק מה. וגם על השאלה במה הם שונים, לא כולם יכולים לענות. מה אנחנו יודעים על המבנה של יהלום? או הקריטריונים לשיפוט אבני חן?
מבנה יהלום
יהלום הוא אחד משלושה מינרלים שהם שינוי גבישי של פחמן. השניים האחרים הם גרפיט ולונסדלייט, השני ניתן למצוא במטאוריטים או ליצור באופן מלאכותי. ואם האבנים הללו הן שינויים משושה, אז הסוג של סריג הקריסטל של היהלום הוא קובייה. במערכת זו, אטומי פחמן מסודרים כך: אחד בכל קודקוד ובמרכז הפנים, וארבעה בתוך הקובייה. כך, מסתבר שהאטומים מסודרים בצורה של טטרהדרה, וכל אטום נמצא במרכז אחד מהם. החלקיקים מחוברים ביניהם על ידי הקשר החזק ביותר - קוולנטי, שבגללו יש ליהלום קשיות גבוהה.
מאפיינים כימיים
באופן גס, יהלום הוא פחמן טהור, לכן, גבישי יהלום חייבים להיות שקופים לחלוטין ולהעביר את כל האור הנראה. אבל אין שום דבר מושלם בעולם, מה שאומר שגם למינרל הזה יש זיהומים. הוא האמין כי התכולה המקסימלית של זיהומים ביהלומי אבני חן לא תעלה על 5%. ההרכב של יהלום יכול לכלול חומרים מוצקים וגם חומרים נוזליים וגזים, הנפוץ שבהם:
- חנקן;
- boron;
- aluminium;
- סיליקון;
- calcium;
- מגנזיום.
כמו כן, ההרכב עשוי לכלול קוורץ, גרנטים, אוליבין, מינרלים אחרים, תחמוצות ברזל, מים וחומרים אחרים. לעתים קרובות יסודות אלו נמצאים בהרכב המינרל בצורה של תכלילים מינרלים מכניים, אך חלקם יכולים להחליף פחמן במבנה היהלום - תופעה זו נקראת איזומורפיזם. במקרה זה, תכלילים יכולים להשפיע באופן משמעותי על התכונות הפיזיקליות של המינרל, צבעו, החזר האור ותכלילי החנקן מעניקים לו תכונות זוהרות.
נכסים פיזיים
מבנה היהלום קובע את תכונותיו הפיזיקליות, הם מוערכים לפי ארבעה קריטריונים:
- hardness;
- density;
- פיזור ושבירה של אור;
- סריג קריסטל.
הקשיות של מינרלים מוערכת בסולם Mohs, הציון שלה במערכת זו הוא 10, זהו האינדיקטור המקסימלי. הבא ברשימה הוא קורונדום, המחוון שלו הוא 9, אבל הקשיות שלו קטנה פי 150, כלומר העליונות המוחלטת של היהלום במדד זה.
עם זאת, קשיותו של מינרל אינה אומרת כלל לחוזק שלו. היהלום שביר למדי ונשבר בקלות אם מכים אותו בפטיש.
המשקל הסגולי של יהלום (צפיפות) נקבע בטווח שבין 3.42 ל-3.55 גרם/ס מ3. הוא נקבע על פי היחס בין משקל המינרל למשקל מים באותו נפח.
מלבד קשיות, יש לו גם מדדי שבירה גבוהים (2.417-2.421) ופיזור (0.0574). שילוב זה של תכונות מאפשר ליהלום להיות אבן התכשיטים היקרה והאידיאלית ביותר.
התכונות הפיזיקליות האחרות של המינרל חשובות גם הן, כמו מוליכות תרמית (900-2300 W/m·K), גם היא הגבוהה ביותר מכל החומרים. ניתן גם לציין את יכולת המינרל לא להתמוסס בחומצות ואלקליות, את תכונות הדיאלקטרי, מקדם החיכוך הנמוך למתכת באוויר ונקודת ההתכה הגבוהה של 3700-4000 מעלות צלזיוס בלחץ של 11 GPa.
הדמיון וההבדלים בין יהלום לגרפיט
פחמן הוא אחד היסודות הנפוצים ביותר בכדור הארץ, הוא נמצא בחומרים רבים, במיוחד באורגניזמים חיים. גרפיט, כמו יהלום, מורכב מפחמן, אך המבנים של היהלום והגרפיט שונים מאוד. יהלום יכול להפוך לגרפיט בהשפעת טמפרטורות גבוהות ללא גישה לחמצן, אך בתנאים רגילים, הוא מסוגל ללא הגבלת זמןלהישאר ללא שינוי, זה נקרא metastability, בנוסף, סוג של סריג גביש יהלום הוא קובייה. אבל גרפיט הוא מינרל שכבות, המבנה שלו נראה כמו סדרה של שכבות הממוקמות במישורים שונים. שכבות אלו מורכבות ממשושים היוצרים מערכת דמוית חלת דבש. קשרים חזקים נוצרים רק בין המשושים הללו, אך בין השכבות הם חלשים ביותר, הדבר גורם לשכבות המינרל. בנוסף לקשיותו הנמוכה, הגרפיט סופג אור ובעל ברק מתכתי, שגם הוא שונה מאוד מיהלום.
המינרלים האלה הם הדוגמה הבולטת ביותר לאלוטרופיה - תופעה שבה לחומרים יש תכונות פיזיקליות שונות, למרות שהם מורכבים מאותו יסוד כימי.
מקור היהלום
אין דעה חד משמעית לגבי איך נוצרים יהלומים בטבע, ישנן תיאוריות מגמטיות, מעטפת, מטאוריט ועוד. עם זאת, הנפוץ ביותר הוא מגמטי. מאמינים שיהלומים נוצרים בעומק של כ-200 ק מ בלחץ של 50,000 אטמוספרות, ולאחר מכן עולים לפני השטח יחד עם מאגמה במהלך היווצרות צינורות קימברליט. גיל היהלומים נע בין 100 מיליון ל-2.5 מיליארד שנים. כמו כן, הוכח מדעית שיהלומים יכולים להיווצר כאשר מטאוריט פוגע בשטח כדור הארץ, ולהימצא גם בסלע המטאוריט עצמו. עם זאת, גבישים ממקור זה הם קטנים במיוחד ולעתים רחוקות מתאימים לעיבוד.
הפקדות יהלומים
ההפקדות הראשונות שהיוהתגלו ונכרו יהלומים, הממוקמים בהודו, אך עד סוף המאה ה-19 הם התדלדלו קשות. עם זאת, שם כרו את הדגימות המפורסמות, הגדולות והיקרות ביותר. ובמאות ה-17 וה-19 התגלו מרבצי מינרלים בברזיל ובדרום אפריקה. ההיסטוריה גדושה באגדות ועובדות על הבהלה ליהלומים, הקשורות במיוחד למכרות דרום אפריקה. מרבצי היהלומים האחרונים שהתגלו נמצאים בקנדה, פיתוחם החל רק בעשור האחרון של המאה ה-20.
המכרות של נמיביה מעניינים במיוחד, למרות שכריית יהלומים שם היא עסק קשה ומסוכן. משקעי גבישים מרוכזים מתחת לשכבת אדמה, שלמרות שהיא מסבכת את העבודה, מדברת על האיכות הגבוהה של המינרלים. יהלומים שעברו כמה מאות קילומטרים אל פני השטח בחיכוך מתמיד נגד סלעים אחרים הם גבישים באיכות גבוהה ואיכותית יותר פשוט לא יכלו לעמוד במסע כזה, ולכן 95% מהאבנים שנכרו הן באיכות אבני חן. ישנם גם צינורות קימברליט ידועים ועתירי מינרלים ברוסיה, בוצואנה, אנגולה, גינאה, ליבריה, טנזניה ומדינות נוספות.
עיבוד יהלומים
עיבוד יהלומים דורש ניסיון, ידע וכישורים רבים. לפני תחילת העבודה, יש צורך ללמוד היטב את האבן כדי לשמור על משקלה ככל האפשר ולהיפטר מתכלילים. הסוג הנפוץ ביותר של חיתוך יהלומים הוא עגול, הוא מאפשר לאבן לנצנץ בכל הצבעים ולהחזיר אור בצורה חיובית ככל האפשר. אבל העבודה הזו היא גם הקשה ביותר:ליהלום עגול יש 57 מישורים, ובחיתוך שלו חשוב להקפיד על הפרופורציות המדויקות ביותר. כמו כן סוגי חיתוך פופולריים הם: אליפסה, דמעה, לב, מרקיזה, אזמרגד ואחרים. ישנם מספר שלבים של עיבוד מינרלים:
- markup;
- פיצול;
- ניסור;
- rounding;
- cut.
עדיין מאמינים שאחרי העיבוד, היהלום מאבד כמחצית ממשקלו.
קריטריונים להערכת יהלומים
כאשר נכרים יהלומים, רק 60% מהמינרלים מתאימים לעיבוד, הם נקראים תכשיטים. מטבע הדברים, העלות של אבני גלם נמוכה בהרבה ממחיר היהלומים (יותר מפעמיים). יהלומים מוערכים לפי שיטת 4C:
- Carat (משקל קראט) - 1 קראט שווה ל-0.2 גרם.
- צבע (צבע) - יהלומים לבנים טהורים כמעט ולא נמצאים, לרוב המינרלים יש גוון מסוים. ערכו תלוי במידה רבה בצבע היהלום, לרוב האבנים המצויות בטבע גוון צהוב או חום, ניתן למצוא אבנים ורודות, כחולות וירוקות בתדירות נמוכה יותר. הכי נדירים, יפים, ולכן יקרים הם מינרלים של צבעים רוויים, הם נקראים פנטזיה. הנדירים שבהם הם ירוקים, סגולים ושחורים.
- בהירות (בהירות) היא גם אינדיקטור חשוב הקובע את נוכחותם של פגמים באבן ומשפיע באופן משמעותי על ערכה.
- חיתוך (חיתוך) - המראה של יהלום תלוי מאוד בחיתוך. שבירה והחזרה של אורסוג של זוהר "מבריק" הופכים את האבן הזו לכל כך בעלת ערך, וצורה או יחס פרופורציות שגויים במהלך העיבוד עלולים להרוס אותה לחלוטין.
ייצור יהלומים מלאכותיים
הטכנולוגיה של Now מאפשרת לך "לגדל" יהלומים, שכמעט לא ניתן להבחין ביהלומים טבעיים. ישנן מספר דרכים לסנתז:
- יצירת יהלומי HPHT היא השיטה הקרובה ביותר לתנאים טבעיים. מינרלים נוצרים מגרפיט ויהלום זרע בטמפרטורה של 1400 מעלות צלזיוס בלחץ של 50,000 אטמוספרות. שיטה זו מאפשרת לך לסנתז אבנים באיכות חן.
- יצירת יהלומי CVD (סינתזת סרט) - ייצור אבנים בתנאי ואקום באמצעות זרע וגזי מתאן ומימן. שיטה זו מאפשרת לסנתז את המינרלים הטהורים ביותר, אולם הם קטנים ביותר בגודלם, ולכן הם משמשים בעיקר למטרות תעשייתיות.
- היתוך נפץ היא שיטה המייצרת גבישי יהלומים קטנים על ידי פיצוץ חומרי נפץ ולאחר מכן קירורם.
איך להבחין בין מקור מזויף
אם כבר מדברים על שיטות לקביעת האותנטיות של יהלומים, כדאי להבחין בין אימות האותנטיות של יהלומים ליהלומי גלם. אדם חסר ניסיון יכול לבלבל יהלום עם קוורץ, קריסטל, מינרלים שקופים אחרים ואפילו זכוכית. עם זאת, התכונות הפיזיקליות והכימיות יוצאות הדופן של יהלום מקלות על זיהוי זיוף.
Bקודם כל, כדאי לזכור את הקשיות. אבן זו מסוגלת לשרוט כל משטח, אך רק יהלום אחר יכול להשאיר עליה סימנים. כמו כן, הזעה לא נשארת על גביש טבעי אם נושמים עליו. על אבן רטובה, יהיה סימן כמו עיפרון אם תעבירו עליה אלומיניום. אתה יכול לבדוק את זה עם צילום רנטגן: אבן טבעית תחת קרינה היא בעלת צבע ירוק עשיר. או הסתכלו דרכו בטקסט: אי אפשר יהיה לזהות אותו דרך יהלום טבעי. בנפרד, ראוי לציין שניתן לבדוק את הטבעיות של האבן לשבירת האור: בהבאת המקור למקור האור, ניתן לראות רק נקודה זוהרת במרכז.
