Kim cương

Kim cương

Kim cương là một loại khoáng vật, tức là một chất được thành tạo trong tự nhiên, chính xác hơn là trong quá trình địa chất. Đồng thời, kim cương cũng là loại đá quý có giá trị cao nhất.

Thành phần hoá học: C, tạp chất chủ yếu là N gây ảnh hưởng tới các tính chất vật lý. Phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất N và B và cách kết hợp các nguyên tử N, kim cương được chia làm hai kiểu:

Kiểu I: 0,001 – 0,23 % N.

Kiểu II: < 0,001 % N.

Ngoài ra còn nhiều tạp chất khác (~ 30 nguyên tố) như: O, H, B, Al, Si, Fe, Na, Mg, Ca, P, Se, Ti, Cr, Mn,…

Kiểu I lại được chia nhỏ ra các phụ kiểu Ia, Ib; phụ kiểu Ia lại được chia tiếp thành IaA, IaB. Trong kim cương kiểu Ia, N tồn tại dưới dạng từng cặp nguyên tử, có thể nhiều cặp (IaB) hoặc tập trung thành từng đám lớn như ở IaA. Trên 98% kim cương tự nhiên thuộc loại Ia. Kim cương kiểu Ib hiếm gặp trong tự nhiên, chỉ chiếm dưới 1% các mẫu đạt chất lượng ngọc, chứa N ít hơn kiểu Ia, các nguyên tử N đứng độc lập, phân bố đều khắp ô mạng tinh thể, chúng là nguyên nhân gây màu vàng cape cho kim cương.

Kim cương kiểu II gần như không chứa hoặc chứa cực ít N, cũng hiếm gặp trong tự nhiên, được chia thành kiểu IIa và IIb. Kim cương IIa thường gần như không màu. Kim cương kiểu IIb cực hiếm trong tự nhiên, chứa B nhiều hơn N. B thay thế đồng hình C và tác động để kim cương trở thành chất bán dẫn (điện). Phần lớn kim cương IIb màu lam hoặc xám. Kim cương kiểu II dẫn nhiệt tốt hơn rất nhiều so với kim cương kiểu I.

Cấu trúc, hình thái tinh thể: Kim cương kết tinh ở hệ lập phương, thường tạo thành các tinh thể mặt lồi tám mặt, mười hai mặt thoi, lập phương (hình 3.7). Kích thước tinh thể nhỏ, ít khi lớn hơn 15 cts. Viên kim cương lớn nổi tiếng được đặt tên là Culinan nặng 3106 cts.

Tinh thể kim cương tám mặt	Mỏ khai kaKimberlit

 

Tính chất vật lý và quang học:

Độ cứng 10, tỷ trọng 3,52 (± 0,01), cát khai hoàn toàn theo (111), vết vỡ không bằng phẳng, vỏ sò, bậc thang. Giòn. Đẳng hướng quang học, nhưng thường gặp giả dị hướng. Chiết suất n = 2,417, ánh kim cương. Tán sắc chiết suất mạnh D = 0,044 – 0,062. Kim cương kiểu Ia thường gặp gần như không màu đến vàng, một số ít màu xám, màu nâu. Kim cương kiểu Ib có màu vàng, thường là vàng đậm. Tất cả kim cương kiểu I hấp thụ sóng vùng IR và UV, chúng thường phát huỳnh quang màu lam, kim cương màu vàng Cape thuộc loại này. Dải phổ hấp thụ đặc trưng ở 415,5nm (được gọi là dải N3). Với phổ kế cầm tay, có thể thấy vạch phổ yếu tại 504nm ở kim cương màu nâu, hiếm hơn là màu vàng. Chúng thường phát huỳnh quang màu lam, một số mẫu có thể phát màu lục. Kim cương kiểu I không dẫn điện. Kim cương kiểu IIa không màu, rất sạch, hầu như không có bao thể. Kim cương kiểu IIb chứa B thường có màu lam hoặc xám, vô cùng hiếm. Kim cương kiểu II không hấp thụ sóng IR như kim cương kiểu I và hoàn toàn thấu quang với sóng UV đến khoảng dưới 225nm. Kim cương kiểu II là chất dẫn nhiệt rất tốt. Khi được chiếu tia UV, chúng có thể phát lân quang màu lam. Kim cương kiểu IIb là chất dẫn điện. Kim cương màu lam không có bất cứ vạch phổ hấp thụ nào trong phổ ánh sáng nhìn thấy, một số ít có vạch trong vùng màu đỏ nhưng yếu, rất khó nhìn thấy. Kim cương có thể có tất cả các màu của phổ ánh sáng nhưng là màu nhạt, nhiều nhất là phớt vàng, phớt nâu, phớt xám. Kim cương tinh khiết, hoàn toàn không màu thì rất hiếm. Kim cương màu đậm cũng rất hiếm, giá kim cương có màu đậm vượt xa giá kim cương không màu, đắt nhất là màu đỏ, sau đó là lục, lam, tía, nâu, vàng.

Bao thể: Trong kim cương có thể gặp các bao thể khoáng vật: olivin, granat (pirop – almandin), cromspinel, coexit, diopxit, các sulfur (pentlandit, pirotin, chancopyrit), graphit, rutil, zircon, disten, biotit, không gặp bao thể khí, lỏng.

Nhận biết: Các tính chất quan trọng thường được dùng để nhận biết kim cương là độ cứng, ánh, độ tán sắc, tỷ trọng, tính đẳng hướng. Thiết bị được dùng để xác định nhanh kim cương là bút thử kim cương.

Nguồn gốc: Kim cương có nguồn gốc liên quan với các thành tạo phun trào ống nổ kimbeclit, được thành tạo dưới sâu lòng đất (manti trên), nhiệt độ và áp suất cao.

Các mỏ kim cương lớn gặp ở Châu Phi, Châu Mỹ, Úc, Nga, Ấn Độ.