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Wie bilden sich Diamanten wirklich? (Nicht aus Kohle!)

Wie bilden sich Diamanten wirklich? (Nicht aus Kohle!)

Diamanten stehen auf der Mohs-Härteskala ganz oben auf der Liste und gehören zu den wertvollsten Edelsteinen der Welt. Dabei wird vernachlässigt, dass das De Beers Diamond Cartel den Preis kontrolliert. Abgesehen von angenehmen Geschenken an Ihren Lebensgefährten sind diese Steine ​​in verschiedenen Branchen von großem Nutzen. Also, wie werden sie gemacht? Hinweis: es ist nicht aus Kohle.

Wie sie sich bilden

Kohlenstoff allein kann unter der Erdoberfläche keine Diamanten bilden. Um unterirdischen Kohlenstoff zu bilden, muss etwa 160 km unter der Erdoberfläche immenser Hitze und Druck ausgesetzt werden. Sowohl Kohle als auch Diamant werden hauptsächlich aus Kohlenstoff hergestellt, ihre chemischen Strukturen unterscheiden sich jedoch erheblich.

Kohle wird aus hochreinem Kohlenstoff gebildet, der häufig Elemente wie Sauerstoff, Selen, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel enthält. Diamant benötigt andererseits eine sehr reine Kohlenstoffquelle. Jeder Reinheitsfehler kann dazu führen, dass der Diamant seine Farbe ändert oder unerwünscht wird.

Wenn nahezu reine Kohlenstoffquellen wie Kohlendioxid tief unter der Erdoberfläche eingeschlossen sind, sind die Bedingungen für die Bildung von Diamanten nahezu festgelegt. Etwa 725.000 PSI (5.000 MPa) werden benötigt, um den Kohlenstoff in ein starkes Diamantgitter mit dreifacher Symmetrie zu pressen. Die Temperaturen müssen auch etwa 1204 ° C erreichen.

[Bildquelle: Pixabay]

Diamanten beginnen sich zu bilden, wenn diese Bedingungen erfüllt sind. Die Kohlenstoffatome beginnen sich mit vier anderen Kohlenstoffatomen zu verbinden, wodurch das richtige Gitter entsteht und die Stärke des Diamanten entsteht. Sobald der Diamant hergestellt ist, wandert der nächste Schritt von den Tiefen der Erde bis zur Oberfläche, um abgebaut und gefunden zu werden.

Wie sie sich an die Oberfläche bewegen

Die meisten Diamanten, die heute gefunden werden, wurden durch Vulkanausbrüche an die Oberfläche gebracht, die oft gewalttätiger Natur sind. Wissenschaftler glauben, dass der Prozess, sie von ihrem Formationsort an die Oberfläche zu bringen, in ein paar Stunden stattgefunden hätte. Dies hätte Vulkanausbrüche erforderlich gemacht, die sich mit einer Geschwindigkeit von 30 Meilen pro Stunde fortbewegten und dann die Diamanten über die Oberfläche spuckten. Der Hauptgrund, warum Wissenschaftler glauben, dass der Prozess mit einer solchen Geschwindigkeit stattgefunden hätte, liegt darin, dass Diamanten, wenn sie längere Zeit der intensiven Lava ausgesetzt gewesen wären, sich auf dem Weg nach oben zu Graphit geformt hätten.

Nachdem Vulkanausbrüche die Diamanten an die Oberfläche gebracht hatten, wurden sie in einem Material namens Kimberlite enthalten. Dies ist im Wesentlichen gekühltes Vulkangestein. Wenn sie in Kimberlite versiegelt sind, können sie ihre natürliche harte und klare Form beibehalten.

Ein Aspekt der Diamantkreation, den Forscher immer noch schwer verstehen, ist, wie lange sie brauchen, um sich auf natürliche Weise zu formen. Da es nahezu unmöglich ist, die genauen Bedingungen für die Bildung natürlicher Diamanten in einem Labor zu replizieren, ist die Kohlenstoffdatierung die beste Bestimmungsmethode. Die Datierung von Diamanten auf diese Weise hat zu einer Schätzung zwischen Hunderten von Millionen und Milliarden von Jahren geführt.

Der Diamantbildungsprozess sowie einige Diamantfakten sind in der folgenden Infografik einfacher dargestellt.

[Bildquelle: Kurzarm- und Krawattenklub]

Synthetische Diamanten

Synthetische Diamanten werden in einer Umgebung gezüchtet, die den Druck und die Temperatur der natürlichen Formationsumgebung des Diamanten künstlich nachbildet. Es gibt zwei Hauptmethoden zur Herstellung synthetischer Diamanten, eine mit Druck und Temperatur und eine mit Chemikalien.

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HPTP oder Hochdruck-Hochtemperatur ist die Hauptmethode zur Herstellung synthetischer Diamanten. Ein Stück Graphit wird in eine Druckkammer gegeben. Diese Druckkammer wird dann auf 725.000 psi und Temperaturen über 2.200 ° F hochgefahren. Innerhalb weniger Tage, nachdem es dieser Umgebung ausgesetzt wurde, kann sich ein Diamant bilden. Um die Reaktion zu starten, müssen Wissenschaftler dem Graphit eine Spurenmenge Metalllösung hinzufügen. Aufgrund dieser zugesetzten Lösung sind Diamanten, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, nicht ganz so rein und werden für industrielle Zwecke verwendet.

Die zweite Wachstumsmethode für Diamanten basiert auf chemischen Dämpfen. Es verwendet einen Prozess namens chemische Gasphasenabscheidung, der den perfekten Diamanten erzeugt - perfekter als in der Natur. Bei diesem Verfahren wird ein Impfdiamant in eine Vakuumkammer eingebracht. Dieser Keimdiamant ist normalerweise ein unendlich kleines Stück natürlicher Diamant. Sobald der Diamant in der Vakuumkammer Mikrowellenstrahlen ausgesetzt ist, werden Methan und Wasserstoff eingepumpt. Die Gase werden dann auf über 2.000 ° F erhitzt, während die Vakuumkammer den Druck liefert. Die Gasatome haften am Keimdiamanten und bilden innerhalb eines Tages eine perfekte Diamantplatte.

Synthetische Diamanten, die durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellt werden, sind natürlichen Diamanten so ähnlich, dass sie selbst für Experten kaum zu unterscheiden sind. Dies liegt letztendlich daran, dass die resultierenden Diamanten strukturell und chemisch genau gleich sind. Viele Juweliere verwechseln synthetische Diamanten möglicherweise mit echten, die Fehler treten jedoch selten umgekehrt auf.

De Beers Diamantkartell

Es wäre nahezu unmöglich zu diskutieren, wie Diamanten gebildet werden, ohne zumindest das Diamantenkartell von De Beers zu erwähnen. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts waren Diamanten eigentlich eher selten und wertvoll. Die Entdeckung großer Diamantvorkommen führte jedoch zu erheblichen Bergbauanstrengungen, die zu einer Flut natürlicher Diamanten auf dem Markt führten. Die Diamantenfirma De Beers wurde kurz nach dem Ansturm auf Diamanten gegründet und konsolidierte alle Bergbaubetriebe, um ein Monopol für den Handel und Verkauf des Edelsteins zu schaffen.

Dieses Monopol hat sich seit der Gründung des Unternehmens fortgesetzt. Am bekanntesten ist, dass De Beers in den 1930er Jahren, als die Diamantenpreise aufgrund mangelnder Nachfrage und gestiegenen Angebots fielen, ihre berühmte Marketingkampagne startete: "Ein Diamant ist für immer." Es war diese Kampagne, die Diamanten in die Popkultur zementierte und der Hauptgrund ist, warum sie der Stein der Wahl für Verlobungsringe und anderen Schmuck auf der ganzen Welt sind. Diese Werbekampagne wollte die Öffentlichkeit davon überzeugen, dass die Größe des Diamanten, den Sie gekauft haben, in direktem Zusammenhang mit der Liebe steht, die Sie zu Ihrem Ehepartner hatten, und durch Filmstars und Popkultur genau das getan hat.

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Diamanten waren für den Menschen immer wertvoll, sei es auf natürliche Weise aufgrund mangelnder Versorgung oder künstlich durch ausgeklügeltes Marketing. Für die Wissenschaft spielen sie weiterhin eine große Rolle, da ihre Materialeigenschaften unerreicht sind. Ob an der Hand Ihrer Frau oder am Kopf eines leistungsstarken Schneidwerkzeugs, Diamanten umgeben unsere Welt auf eine Weise, die Generationen der Vergangenheit niemals erwartet hätten.

Quellen:Sarine, Live Science, DMIA, Business Insider

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