Chemie van de diamant
Geplaatst: vrijdag 07-05-2021, 11:53
Ik had elders aangegeven dat ik iets over blauwe fluorescentie bij briljant wilde schrijven. Maar om dat te begrijpen is er wel een stuk voorkennis nodig. Dus bij deze een wat uitgebreider verhaal.
In de handel wordt diamant beoordeeld via de 4 C’s. (Clarity, Color, Cut en Carat). Wetenschappers gebruiken een heel andere indeling en verdelen de diamant in de types, Ia, Ib, IIa, IIb etc.
Die wetenschappelijke indeling is gebaseerd op de verschillende moleculaire insluitsels van stikstof en boron. Voor de goudsmid was deze indeling nooit interessant, maar met de opkomst van synthetische diamant, de zogenaamde LabGrown diamant, wordt het wel belangrijk hier enige kennis van te hebben. Het verschil tussen natuurlijk gegroeid en synthetisch gegroeid is via deze types te herkennen.
Voor het goede begrip wil ik even helemaal terug naar de vorming van natuurlijke diamant. Er wordt de laatste 20 jaar erg veel wetenschappelijk onderzoek naar gedaan. Niet om de diamant te begrijpen, maar om een inzicht te krijgen de processen die zich in de vloeibare kern van de aarde afspelen.
De meeste diamanten zijn al zo’n half miljard tot 2 miljard jaar geleden gevormd. Van een zuivere diamant kun je niet zo makkelijk een ouderdom bepalen, maar er zit meestal granaat en olivijn in als insluitsels. Hieraan kun je wel ouderdomsbepalingen doen. Verder bevat 98% van alle diamant het element stikstof als verontreiniging. Dit stikstof kan verschillende gedaantes aannemen via chemische reacties in de steen. Deze reacties zijn temperatuur afhankelijk zodat men aan de samenstelling kan afleiden op welke diepte zo’n steen lang verbleven heeft. Allemaal informatie waaruit men het gedrag van de magma bewegingen in het binnenste van de aarde kan afleiden.
Kort samengevat gaat men er nu van uit dat 98% van de diamant gevormd is in scheurtjes aan de onderkant van de aardkorst. Dit is een stikstofrijke omgeving waardoor er stikstof ingebouwd wordt in het kristalrooster. Typisch gaat het hier om concentraties van een paar honderd ppm (parts pro million) stikstof in het diamant rooster. Deze stikstof houdende diamanten worden ‘Type I’ diamanten genoemd. Op het moment van vorming zijn dit knalgele stenen. Door chemische processen in het binnenste van de aarde verdwijnt die gele kleur weer. Dit gaat heel langzaam, maar omdat de meeste diamant al honderden miljoen jaren oud is voordat het aan het oppervlak komt, is dat lang genoeg voor de ontkleuring tot een witte steen. (Verderop ga ik hier dieper op in)
Daarnaast wordt 2% van de diamant op een veel grotere diepte gevormd die stikstof arm is. Deze stikstofarme stenen worden ‘Type II’ diamant genoemd en zijn direct al wit bij de vorming. Op die grote diepte worden ook veel minder insluitsels ingebouwd en kunnen de kristallen veel groter groeien. Dat is ook de reden dat de supergrote diamant van >1000 ct, die soms gevonden wordt, vaak ook nog loepzuiver en van een river kleur is.
Als je een witte synthetische diamant wilt maken zul je direct een type II diamant moeten maken. Het is niet economisch om een gele type I steen te maken en dan miljoenen jaren te wachten totdat hij wit geworden is. Een witte type I steen zal dus altijd natuurlijk zijn.
In de handel wordt diamant beoordeeld via de 4 C’s. (Clarity, Color, Cut en Carat). Wetenschappers gebruiken een heel andere indeling en verdelen de diamant in de types, Ia, Ib, IIa, IIb etc.
Die wetenschappelijke indeling is gebaseerd op de verschillende moleculaire insluitsels van stikstof en boron. Voor de goudsmid was deze indeling nooit interessant, maar met de opkomst van synthetische diamant, de zogenaamde LabGrown diamant, wordt het wel belangrijk hier enige kennis van te hebben. Het verschil tussen natuurlijk gegroeid en synthetisch gegroeid is via deze types te herkennen.
Voor het goede begrip wil ik even helemaal terug naar de vorming van natuurlijke diamant. Er wordt de laatste 20 jaar erg veel wetenschappelijk onderzoek naar gedaan. Niet om de diamant te begrijpen, maar om een inzicht te krijgen de processen die zich in de vloeibare kern van de aarde afspelen.
De meeste diamanten zijn al zo’n half miljard tot 2 miljard jaar geleden gevormd. Van een zuivere diamant kun je niet zo makkelijk een ouderdom bepalen, maar er zit meestal granaat en olivijn in als insluitsels. Hieraan kun je wel ouderdomsbepalingen doen. Verder bevat 98% van alle diamant het element stikstof als verontreiniging. Dit stikstof kan verschillende gedaantes aannemen via chemische reacties in de steen. Deze reacties zijn temperatuur afhankelijk zodat men aan de samenstelling kan afleiden op welke diepte zo’n steen lang verbleven heeft. Allemaal informatie waaruit men het gedrag van de magma bewegingen in het binnenste van de aarde kan afleiden.
Kort samengevat gaat men er nu van uit dat 98% van de diamant gevormd is in scheurtjes aan de onderkant van de aardkorst. Dit is een stikstofrijke omgeving waardoor er stikstof ingebouwd wordt in het kristalrooster. Typisch gaat het hier om concentraties van een paar honderd ppm (parts pro million) stikstof in het diamant rooster. Deze stikstof houdende diamanten worden ‘Type I’ diamanten genoemd. Op het moment van vorming zijn dit knalgele stenen. Door chemische processen in het binnenste van de aarde verdwijnt die gele kleur weer. Dit gaat heel langzaam, maar omdat de meeste diamant al honderden miljoen jaren oud is voordat het aan het oppervlak komt, is dat lang genoeg voor de ontkleuring tot een witte steen. (Verderop ga ik hier dieper op in)
Daarnaast wordt 2% van de diamant op een veel grotere diepte gevormd die stikstof arm is. Deze stikstofarme stenen worden ‘Type II’ diamant genoemd en zijn direct al wit bij de vorming. Op die grote diepte worden ook veel minder insluitsels ingebouwd en kunnen de kristallen veel groter groeien. Dat is ook de reden dat de supergrote diamant van >1000 ct, die soms gevonden wordt, vaak ook nog loepzuiver en van een river kleur is.
Als je een witte synthetische diamant wilt maken zul je direct een type II diamant moeten maken. Het is niet economisch om een gele type I steen te maken en dan miljoenen jaren te wachten totdat hij wit geworden is. Een witte type I steen zal dus altijd natuurlijk zijn.