28

Młody

Technik

2/2004

TTEEC

CH

HN

NO

OLLO

OG

GIIEE

Jak zrobić diamenty?

ki czemu kamień wydaje się głęboki, trójwy−
miarowy. Taką głębię zaczęto wydobywać
z kamienia odpowiednio go kształtując. Po
odpowiednim oszlifowaniu powstaje brylant,
który swe piękno zawdzięcza nie tylko wro−
dzonym właściwościom, ale i zdolnej ręce
ludzkiej.

Początki obróbki diamentów, ich szlifo−

wania i polerowania przypadają na wiek

D

iamenty są najczystszą
krystaliczną formą wę−
gla. Powstają z węgla
krystalizującego pod

ogromnym ciśnieniem i w wysokiej tempe−
raturze w magmie wulkanicznej. Są bez−
barwne, przeźroczyste lub zabarwione na
różne odcienie.

O ich wyjątkowości wśród innych mine−

rałów decyduje fascynująca gra świateł we−

wnątrz kryształu. Diament niezwykle silnie
załamuje światło, a także bardzo mocno je
rozszczepia. Obecnie wydobywa się na świe−
cie około 100 mln karatów, czyli 20 ton
diamentów rocznie. Ale z rocznego urobku
tylko mniej niż połowa nadaje się do jubiler−
skiej obróbki. Większość stanowią diamenty
wykorzystywane w rozmaitych dziedzinach
ludzkiej działalności: w przemyśle (obróbka
skrawaniem, wiertła, techniki ścierna i szli−
fierska), w elektronice (półprzewodniki,
chłodnictwo), w optyce, w sondach kosmicz−
nych, w laserach itd.

Brylanty to fachowa nazwa diamentów

o szlifie brylantowym. Diamenty w formie
nieobrobionej są niemalże matowe, bez po−
łysku. Odpowiedni szlif wydobywa z nich ży−
cie, światło. Blask kamieni to wynik odbicia
światła wnikającego we wnętrze bryły, dzię−

Stara legenda hinduska głosi, że diament powstaje z pięciu
elementów: wody, ziemi, nieba, powietrza i energii. Stąd
pochodzi jego moc i niezwykłe właściwości. Diamenty są oznaką
prestiżu i władzy, rozbudzają namiętność i żądzę posiadania.

Holenderski jubiler do 4000 kartek ze świątecznymi ży−

czeniami dla swoich klientów dołączył diamenty. Większość
adresatów potraktowała przesyłkę jak typową reklamówkę
i wyrzuciła ją do śmieci. Większość diamentów było fałszy−
wych, ale 200 zawierało prawdziwe kamienie. Jubiler zapra−
szał adresatów do swojego sklepu, gdzie mieli możliwość
sprawdzenia autentyczności klejnotu. Zgłosiło się jedynie 30
klientów z prawdziwymi diamentami. Diamentowa akcja kosz−
towała jubilera 20 tysięcy euro.

XVI. Prawdopodobnie technologię obróbki
diamentów wynaleziono w Europie, przy−
puszczalnie w Wenecji. Tajemnice i sekrety
z tym związane przywieźli do Indii Portugal−
czycy. Jednak w Indiach jeszcze w XVIII w.
przeciwstawiano się obróbce, gdyż sądzono,
że diament utraci przez to swoją naturalną,
przypisywaną mu, siłę mistyczną.

Pokolenia szlifierzy starały się nadać

diamentom formę zdolną skupić wnikające
światło i wyemitować je jedną wiązką pełną
refleksów, błysków i kolorów, powstających
z rozszczepienia naturalnych promieni. Sztu−
ka szlifierska doskonalona była przez stule−
cia. W miarę upływu czasu zmieniano
kształt kamieni tak, by światło mogło odbi−
jać się od ich wewnętrznych krawędzi i sku−
piać w punkcie zamierzonym przez szlifują−
cego. W XVIII wieku przyjął się szlif brylan−
towy, który wyparł, dotychczas stosowany
do obróbki diamentów, szlif rozetowy. Szlif
brylantowy uznawany jest za szczyt osiąg−
nięć mistrzów tego zawodu.

Współczesna alchemia

KW

D

iament przed
oszlifowaniem

W

trakcie sortowania

N

iezwykle rzadki niebieski blask

Diament, odmiana alotropowa węgla, krystalizuje w ukła−

dzie regularnym (w klasie tetraedrycznej) − każdy atom węgla
połączony jest wiązaniami kowalencyjnymi z czterema innymi
atomami znajdującymi się w narożach tetraedru, wszystkie odle−
głości między atomami węgla są jednakowe i wynoszą 1,54 A°.

Diament tworzy bezbarwne, przezroczyste kryształy o eks−

tremalnie dużej twardości. Zanieczyszczenia nadają diamentowi
różnorakie zabarwienie. Diament cechuje duża odporność che−
miczna. W wyższych temperaturach diament przechodzi w gra−
fit. Odwrotną przemianę można przeprowadzić tylko w bardzo
drastycznych warunkach ciśnienia. Bardziej przyszłościową me−
todą otrzymywania diamentu jest niskociśnieniowa epitaksja.

29

Młody

Technik

2/2004

Historia

Pomimo wielokrotnych badań nie udało

się dotychczas ustalić, kiedy dokładnie znale−
ziono pierwsze diamenty. Od czasów antycz−
nych aż do początku XVIII w. jedynym do−
stawcą diamentów były Indie. W państwie
starohinduskim diamenty stanowiły przed−
miot handlu. Stosowano je przy płaceniu po−
datków oraz ceł. Były gromadzone wraz z in−
nymi skarbami jako zabezpieczenie wartości
materialnej i stanowiły środek płatniczy.
O 1000 lat późniejsze zapiski, z VI w.n.e.,
informują o wykorzystaniu diamentów w ce−
lach zdobniczych. Używano ich wówczas ja−
ko amuletów i talizmanów. Przypisywano
diamentom siły mistyczne. W Europie dia−
menty stały się modne dopiero w XII wieku,
kiedy zaczęły napływać ze Wschodu w więk−
szych ilościach, w okresie wojen krzyżowych.
Aż do XVI stulecia nie ceniono ich jednak. Na

królewskich insygniach błyszczały raczej rubi−
ny i szmaragdy. Stopniowo jednak poszerza−
ła i utrwalała się opinia o absolutnej piękno−
ści i trwałości diamentów. Nauka współcze−
sna też docenia wyjątkowe właściwości dia−
mentu, sytuując go na najwyższym, dziesią−
tym stopniu twardości w skali twardości Moh−
sa, tzn. że najwyższą zdolność rysowania in−
nych minerałów ma właśnie diament.

Sztuka produkcji

Wyjątkowe cechy, wysoki koszt i szero−

kie zastosowanie diamentów spowodowały
poszukiwania technologii ich syntetyzowa−
nia. Produkcją diamentów zajął się na po−
czątku lat pięćdziesiątych amerykański kon−
cern General Electric i szwedzka firma ASEA.
Produkowano je z gazów zawierających wę−
giel, w procesie syntezy wysokociśnieniowej.
Roczna produkcja diamentów syntetycznych
wynosi obecnie około 450 mln karatów, co
pokrywa ok. 90% łącznego światowego za−
potrzebowania.

Syntetyki produkowane są przy zasto−

sowaniu tzw. metody wysokociśnieniowo−
wysokotemperaturowej. Na dnie komory re−
akcyjnej umieszcza się syntetyczne zarodki
kryształu diamentów, a w jej obrębie − syn−
tetyczny diamentowy proszek z dodatkami
pierwiastków żelaza, kobaltu, grafitu, niklu.
Temperatura w komorze wynosi od 1350 st.
C do ok. 1500 st. C. W takich warunkach
rosną diamenty. Aby urósł jednokaratowy
diament, trzeba czekać około 60 godzin,
a na pięciokaratowy − około 180 godzin.

Początkowo diamenty syntetyczne były

wytwarzane tylko w bardzo małych jednost−
kach. Już jednak na początku lat siedem−
dziesiątych XX w. w zakładach General Elec−
tric zaczęto produkować diamenty o masie
ponad 1 karata. Obecnie wytworzenie ka−
mieni o masie około 20 karatów i więk−
szych już nie stanowi, od strony technicznej,
żadnego problemu. Oczywiście tak duże dia−
menty syntetyczne mogą być wykorzystywa−
ne w jubilerstwie, jednak ich wartość stano−
wi zaledwie 1/10 prawdziwego, naturalne−
go diamentu. Początkowo firmy produkujące
syntetyki dostarczały je wyłącznie przemy−
słowi, a branży jubilerskiej nie były w ogóle

oferowane. Jednak od pewnego czasu za−
częto wykorzystywać w jubilerstwie diamen−
ty syntetyczne po cenach dziesięciokrotnie
niższych niż diamenty naturalne.

Ogromne diamenty wytwarzają również

niemieccy naukowcy z Fraunhofer Institute
for Applied Solid State Physics IAF we Frei−
burgu. Budowane przez nich w specjalnym
reaktorze dyski diamentowe mają średnicę
od 5 do nawet 15 cm i grubość ok. 3 mm.
Są one wykorzystywane w przemyśle, a nie
w wyrobach jubilerskich. Dotychczasowe me−
tody otrzymywania syntetycznych diamen−
tów wykorzystywały inną postać czystego
węgla − grafit. Taka przemiana wymaga jed−
nak ciśnienia dochodzącego do 5 mln at−
mosfer i temperatury ok. 1500 st. C.

Czy to będzie

produkcja masowa?

W roku 2003 diamenty z dwutlenku wę−

gla wyprodukowali chińscy naukowcy. Wg tej
technologii dwutlenek węgla reaguje z meta−
licznym sodem w stosunkowo niskiej tempera−
turze 440 st. C pod ciśnieniem 800 atmosfer.
Po 12 godzinach wystarczy oddzielić powstałe
diamenty od pozostałych produktów reakcji −
węglanu sodu i grafitu oraz niezużytego dwu−
tlenku węgla. Proces przeprowadzono około
100 razy. Niezwykłej przemiany gazu w dia−
menty dokonał zespół pod kierunkiem Quian−
wanga Chena z uniwersytetu w Hefei. Chińska
metoda ma być tańsza i bardziej wydajna niż
istniejące już sposoby produkcji diamentów.
Mimo niewielkich rozmiarów nadają się one
do wykorzystania przemysłowego − zapewnia−
ją autorzy badań. Chińczykom udało się stwo−
rzyć diamenty o średnicy przekraczającej je−
den milimetr − donosi magazyn „New Scien−
tist”. A takie kamienie mogą być już wykorzy−
stywane na rynku jubilerskim. „Są przezroczy−
ste i bez domieszki koloru, mogą być zatem
używane jako ozdoby” − uważa Chen.

Osiągnięcia chińskich specjalistów są po−

mniejszane i krytykowane przez firmy wydo−
bywające diamenty i sprzedające wyroby ju−
bilerskie. Największa firma działająca na
tym rynku − De Beers − oświadczyła, że syn−
tetyczne kamienie jubilerskie powinny się
wyraźnie odróżniać od naturalnych. Zdaniem
firmy to sam producent powinien deklaro−
wać, że oferowany przez niego diament nie
pochodzi z kopalni, lecz z „piecyka”.

Diamentowa tęcza

Diamenty występują prawie we wszyst−

kich barwach. Często obserwujemy w nich
niewielkie natężenie lub nasycenie barwy
(diament blady), lub zbyt mocne, wręcz nie−

Najpiękniejsze okazy diamentów pochodzą z Indii. Do najsłynniejszych należy Koh−i−Noor, niegdyś w po−

siadaniu indyjskiej arystokracji, obecnie jest ozdobą angielskich klejnotów koronacyjnych. Największy dotych−
czas znaleziony diament to Cullinan o masie 3106 karatów (621,2g). Uzyskano z niego 105 brylantów
o łącznej masie 1063,63 kr. Wśród nich najwspanialszy to Cullinan I, zwany też Wielką Gwiazdą Afryki,
o masie 520,2 kr (ok. 104g), własność Korony Brytyjskiej. Drugim pod względem wielkości brylantem uzy−
skanym z tego samego diamentu jest Cullinan II o masie 317,4 kr, również własność angielska.

Bladoniebieski diament Orłow o masie 199,9 kr, który był okiem słynnej postaci Brahmy w świątyni Sze−

ringham, później zdobił szpadę koronacyjną carów rosyjskich.

Do najwspanialszych klejnotów świata zalicza się również, ze względu na doskonały brylantowy szlif −

diament Regent o kształcie kwadratu i masie 140 kr, znajdujący się we francuskim skarbcu koronnym. Został
on uzyskany z oszlifowanego diamentu surowego o masie 410 kr , a wydobytego w kopalni Parteal nad rze−
ką Kryszna w Indiach.

Jedynym w swoim rodzaju diamentem jest diament Hope o rzadko spotykanej szafirowoniebieskiej bar−

wie, owalnym szlifie brylantowym i masie 45,52 kr. Obecnie oprawiony we wspaniałym naszyjniku. Unikato−
wymi okazami są przede wszystkim diamenty o fantazyjnych barwach, jak: De Beers − żółty (234,5 kr), Bra−
zylia − jasnoniebieski (176,2 kr), Wielka Chryzantema − brązowy (104,15 kr), Dary−i−Noor − różowy (186
kr) i Deepdene − złoty (104,88 kr).

O

dbicie światła
wewnątrz

bryły

B

rylanty
w kształcie łezki

B

ezbarwny
brylant

pożądane, np. oliwkowozielone lub brązo−
wożółte (diament brudny lub szary). Brak
przezroczystości diamentu dyskwalifikuje go
jako surowiec do celów jubilerskich.

Barwa diamentu może być wynikiem

ingerencji natury − spowodowana domieszką
obcych substancji lub świadomej ingerencji
człowieka. Bardzo rzadko spotykane są ka−
mienie o odcieniu lekko niebieskawym. Czę−
ściej pojawiają się kryształy o zabarwieniu
żółtawym, a także diamenty różowe, czer−
wone i zielone. Znawcy szczególnie cenią
sobie diamenty czerwone i różowe, rzadkie
i kosztowne. Z kopalni w pobliżu Mwadui
w Tanzanii pochodzą okazy różowych i zielo−
nych diamentów. Ceny takich okazów w śro−
dowisku kolekcjonerskim znacznie przekra−
czają ceny najczystszych diamentów bez−
barwnych. Do najbardziej osobliwych i rzad−
kich kamieni zaliczamy diamenty o różnych
odcieniach barw: czerwonej, zielonej, niebie−
skiej, purpurowej, pomarańczowej i żółtej.
Używa się dla nich w żargonie jubilerskim
m.in. następujących określeń: malinowoczer−
wony, jabłkowozielony, atramentowoniebie−
ski, różowy, koniakowy, brązowokawowy,
kanarkowy, cytrynowy, złotożółty.

W laboratorium, za pomocą promieni

gamma, przy wykorzystaniu reaktorów i ak−
celeratorów współcześni alchemicy osiągają
pożądany kolor klejnotu i usuwają słabożół−
te zabarwienie, uzyskując wysokiej klasy ka−
mienie. Na przykład diamenty o zabarwieniu
żółtawym można przekształcić w zielonka−

we lub żółtozielonkawe − wysoko cenione
i poszukiwane na rynku. Diamenty o barwie
butelkowozielonej łatwo zmieniają zabarwie−
nie pod wpływem promieniowania neutrono−
wego na koniakowobrązowe.

Barwę diamentu określa się za pomocą

kamieni porównawczych (diamenty lub cyr−
konie) oraz lampy imitującej średnie światło
dzienne, tzw. światło nieba północnego (li−
piec, Paryż, godz. 13.00). Badanie kamie−
nia przeprowadza się, umieszczając go pod
lupą na tle podstawki − wzorca bieli, i porów−
nując z tzw. kamieniami porównawczymi.

Nie udały się niestety dotąd próby

otrzymywania kamieni bezbarwnych z tych,
które są słabożółte, brązowe czy zielone.
Zabieg taki wymagałby bowiem ingerencji
w strukturę kryształu, a tego współczesna
technika jeszcze nie potrafi. Przy obecnych
możliwościach technicznych udało się w ogra−
niczonym zakresie usunąć defekty w sieci
krystalicznej diamentu. Doprowadziło to do
zmiany selektywnej absorpcji światła białe−
go, a tym samym do ściśle od niej uzależ−
nionej barwy kamienia.

Pierwsze próby sztucznej zmiany barwy

diamentu przeprowadził w celach naukowych
w 1904 r. Anglik sir William Crookes, wyko−
rzystując silne promieniowanie radu w brom−
ku radu. Poddając diamenty działaniu promie−
niowania, przez okres kilku tygodni, zauwa−
żył wyraźną barwę niebieskozieloną tych ka−
mieni, zaś efektem ubocznym było ich pro−

mieniowanie. Później
dokonano podobnych
prób z zastosowaniem
radioaktywnego gazu
szlachetnego radonu,
jak również radioak−
tywnego izotopu kobal−
tu oraz ameryku. Wyni−
ki wszystkich tych prób
były podobne i wywoły−
wały niebieskozieloną
barwę kamieni użytych
do przeprowadzenia
doświadczeń. Uzyski−
wano ją już po krótko−
trwałym napromienio−
waniu. Gdy dodatkowo

podgrzano kamienie do
temperatury dochodzącej
do 800

o

C, uzyskiwały

atrakcyjne zabarwienie
w tonacji żółtej.

Niestety stwierdzo−

no, że wskutek silnego
napromieniowania nastę−
puje odkładanie się na
diamentach warstwy izo−

topu radu o grubości 2 µm. Oznaczało to, że
tylko oszlifowany diament można poddać na−
promieniowaniu w celu zmiany barwy, w prze−
ciwnym bowiem razie po oszlifowaniu takie−
go kamienia warstwa nadająca barwę ulegnie
usunięciu. Po roku 1945 zmiany wywoływa−
no wysoce kosztowną metodą przez napro−
mieniowanie w cyklotronach. Współcześnie
opracowane zostały nowe, mniej kosztowne
metody zmieniania barwy kamienia w całej
jego objętości, dzięki którym ulepszeniu moż−
na poddać już surowe diamenty, a następnie
szlifować je bez obawy o utratę pozyskanej
barwy.

Na przykład bombardowanie neutrona−

mi w reaktorze jądrowym, co prowadzi do
przebudowy całej sieci krystalicznej wraz ze
strukturalnymi defektami punktowymi. Rów−
nież i ta metoda pozwoliła początkowo na
uzyskanie barwy jasnoniebieskozielonej,
lecz po jej udoskonaleniu i podwyższeniu
temperatury do 500

o

C uzyskano interesują−

ce barwy fantazyjne, np.:
! żółtą, aż do bursztynowej,
! brązowoczerwoną, aż do brązowopurpu−

rowej,

! intensywnie brązową,
! intensywnie niebieskozieloną.

Innym sposobem zmiany barwy dia−

mentów jest tzw. metoda wyskokociśnienio−
wo−−temperaturowa (High Pressure/High
Temperature) zwana w skrócie HPHT. Polega
na ogrzewaniu diamentów, najczęściej brą−
zowych, do temperatur powyżej 2000

o

C,

przy bardzo wysokim ciśnieniu,
rzędu około 70 000 at. Pod
wpływem tak wysokiego ciśnie−
nia następuje zniekształcenie
sieci krystalicznej diamentu,
a co za tym idzie, powstanie
defektów sieci krystalicznej,

które powodują zmiany barwy
diamentów, w tym przypadku
brązowej na żółtą lub zieloną.

30

Młody

Technik

2/2004

TTEEC

CH

HN

NO

OLLO

OG

GIIEE

W

ielokolorowy
świat dia−

mentów

O

prawiony ko−
niakowy dia−

ment

K

olor jasnozielony −
jabłkowy

T

u widać czy−
stość − przej−

rzystość kryształu