Diamant

Diese Seite beschreibt Diamanten und Brillianten als Edelsteine; für die gleichnamigen Schriftgrade siehe dort.

Diamant
Diamanten im Brillantschliff
Chemismus	C
Kristallsystem	kubisch fcc
Kristallklasse	__
Farbe	farblos, durch Verunreinigungen auch rot, grün, gelb, blau, etc.
Strichfarbe	weiß
Härte	10
Dichte	3,5 g/cm³
Glanz	Diamantglanz (Fettglanz)
Opazität	durchsichtig
Bruch	muschelig
Spaltbarkeit	vollkommen (111)
Habitus	gedrungen
häufige Kristallflächen	__
Zwillingsbildung	__
Kristalloptik
Brechungsindex	2,41 bei λ = 590 nm
Doppelbrechung	keine
optische Orientierung	__
Winkel/Dispersion der optischen Achsen	2v_z ~ ___
weitere Eigenschaften
chemisches Verhalten	chemisch inert gegenüber fast allen Chemikalien außer Sauerstoff bei hohen Temperaturen
ähnliche Minerale	__
Radioaktivität	nicht radioaktiv
Magnetismus	nicht magnetisch
besondere Kennzeichen	höchster Schmelzpunkt (3820 Kelvin), Wärmeleitfähigkeit fünfmal besser als Silber

Diamant (von griechisch diaphainein: durchscheinen und adamantos: das Unbezwingbare) ist neben Graphit und Fulleren eine der drei Modifikationen des Kohlenstoffs und mit einer Mohshärte von 10 das härteste natürlich vorkommende Mineral. Er ist bei Raumtemperatur metastabil, die Aktivierungsenergie für den Phasenübergang in die stabile Modifikation (Graphit) ist jedoch so hoch, dass eine Umwandlung in Graphit bei Raumtemperatur praktisch nicht stattfindet. Diamant besitzt ein kubisches Kristallsystem und ist in reinem Zustand transparent, oft aber durch Verunreinigungen in den verschiedensten Farben gefärbt, die Strichfarbe ist weiß.

Die Masse individueller Diamanten wird traditionell in Karat angegeben, einer Einheit, die 0,2 g entspricht.

Neben dem eigentlichen, kubisch kristallisierenden Diamanten gibt es auch eine sehr seltene hexagonale Kohlenstoff-Variante, welche als hexagonaler Diamant oder Lonsdaleit bezeichnet wird.

Aufbau und chemisches Verhalten

Im Diamant sind die Kohlenstoffatome tetraedrisch gebunden, das bedeutet, jedes Atom hat vier symmetrisch ausgerichtete Bindungen zu seinen nächsten Nachbarn. Die große Härte resultiert aus der sehr hohen Bindungsenergie der vollständig in sp³-Hybridisierung vorliegenden chemischen Bindungen.

Diamant verbrennt in reinem Sauerstoff bei ca. 720 °C, in Luft bei über 800 °C zu Kohlendioxid.

Entstehung und Vorkommen

Das Muttergestein des Diamanten ist der Kimberlit. Innerhalb dieses Gesteins wandelt sich der Kohlenstoff in Tiefen von oft mehr als 150 km unter hohem Druck und bei Temperaturen von bis zu 3000 °C zu Diamanten um. Diese kommen durch die so genannten Pipes an die Erdoberfläche. Von dort können sie durch natürliche Verwitterungsprozesse, bei denen sie aufgrund ihrer Härte intakt bleiben, abtransportiert werden und reichern sich dann meist in Sedimentgesteinen an, die heute eine der Hauptquellen des Minerals darstellen.

Gewonnen werden sie zudem in den Vulkanschloten erloschener Vulkane, die senkrecht nach unten abgebaut werden. Das Muttergestein wird dabei zermahlen, um die Diamanten zu gewinnen. Im Süden Afrikas liegen Diamanten auch am Grund der Wüste, so dass der Sand bis zum gewachsenen Fels abgetragen und gewaschen werden muss.

Die größten Diamantenvorkommen befinden sich in Afrika, insbesondere in der Republik Südafrika, Namibia, Botswana, der Demokratischen Republik Kongo und Sierra Leone, in Australien und in Russland. Es wurden aber auf allen Kontinenten bis auf Europa und die Antarktis Diamanten gefunden. Die Weltproduktion liegt heute bei etwa zwanzig Tonnen pro Jahr.

Mikrodiamanten entstehen vor allem bei Meteoriteneinschlägen: Bei den dabei auftretenden hohen Temperaturen und Drücken wird irdischer Kohlenstoff so stark komprimiert, dass sich kleine Diamantkristalle und auch Lonsdaleiten bilden, die sich aus der Explosionswolke ablagern und noch heute in der Umgebung von Meteoritenkratern wie dem Barringer-Krater nachgewiesen werden können.

Mikrodiamanten kommen auch in Fundstücken von Eisenmeteoriten und ureilitischen Achondriten vor, wo sie vermutlich durch Schockereignisse aus Graphit gebildet wurden. Winzige Diamanten, wegen ihrer typischen Größe von nur einigen Nanometern oft Nanodiamanten genannt, kommen zudem in Form von präsolaren Mineralen in primitiven Meteoriten vor.

Künstlicher Diamant

Datei:Diamant gitter.png

Kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur (fcc) des Diamant. Jedes Kohlenstoffatom ist gleichwertig mit 4 Nachbaratomen kovalent gebunden, unten links in der Zeichnung hervorgehoben.

Seit 1955 ist es mit Hilfe des so genannten Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahrens (HPHT - engl.: high-pressure high-temperature) möglich, künstliche Diamanten herzustellen. Bei diesem Verfahren wird Graphit in einer hydraulischen Presse bei Drücken von einigen Gigapascal und Temperaturen von über 1500 °C zusammengepresst. Unter diesen Bedingungen ist Diamant die thermodynamisch stabilere Form von Kohlenstoff, so dass sich der Graphit zu Diamant umwandelt. Dieser Umwandlungsprozess kann unter Beigabe eines Katalysators beschleunigt werden. Analog zum Diamanten lässt sich aus der hexagonalen Modifikation des Bornitrids ebenfalls unter Verwendung der Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese kubisches Bornitrid (CBN) herstellen. CBN erreicht allerdings nicht die Härte des Diamanten.

Eine Alternativmöglichkeit zur Herstellung von künstlichem Diamant ist die Beschichtung von Substraten mit Hilfe der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD - engl.: chemical vapour deposition). Dabei wird in einer Vakuumkammer eine einige Mikrometer dicke Diamantschicht auf den Substraten (z.B. Hartmetallwerkzeuge) abgeschieden. Ausgangsstoff dabei ist ein Gasgemisch aus Methan und Wasserstoff. Die Aktivierung des Gases erfolgt thermisch oder mit Hilfe eines Plasmas.

Als weitere Entwicklung können mit Hilfe der Technik der Plasmabeschichtung nur wenige Mikrometer dünne Schichten aus so genanntem diamantartigen Kohlenstoff (DLC - engl.: diamond-like carbon) hergestellt werden. Diese Schichten vereinigen gleichzeitig die extreme Härte des Diamanten und die sehr guten Gleitreibungseigenschaften von Graphit. In ihnen liegt, je nach Beschichtungsparametern, eine Mischung von sp²- und sp³-hybridisierten Kohlenstoffatomen vor.

Verwendung

Ein Diamant hat eine sehr hohe Lichtbrechung und daher einen starken Glanz, weshalb er als Edelstein verschliffen werden kann. Erst durch die Erfindung moderner Schliffe im 20. Jahrhundert, durch die das Feuer eines Diamanten erst richtig zur Geltung kommt, wurde aber sein wahrer Wert offenbar. Es beruht auf zahllosen inneren Lichtreflexionen, die durch den sorgfältigen Schliff der einzelnen Facetten hervorgerufen werden, welche in speziell gewählten Winkelverhältnissen zueinander stehen müssen. Eine besonders charakteristische Schliffform ist der Brillantschliff - derartig geschliffene Diamanten nennt man Brillanten, in der Vorstufe des Brillantschliffs heißen sie Altschliffdiamant. Nur ein Viertel aller Diamanten ist aber überhaupt als Schmuckstein geeignet.

Eine höhere wirtschaftliche Bedeutung haben Diamanten heute durch ihre industrielle Verwendung in der Produktion von Schneid- und Schleifwerkzeugen, wobei man sich ihre große Härte zunutze macht. Dünne Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff dienen in großtechnischem Maßstab als Verschleißschutz.

Durch künstliche Diamanten geschickte Laserstrahlen erhöhen die Energie des Lasers, diamantbesetzte Skalpelle könnten zum Beispiel in der Medizin zum Einsatz kommen.

Durch Zusatz von Bor können Diamanten leitfähig gemacht werden und als Halbleiter oder sogar als Supraleiter fungieren.

Soziale Einflüsse

Während der Großteil der heutigen Diamanten mit modernen Mitteln von sehr wenigen international operierenden Konzernen wie der Firma De Beers abgebaut wird, kommt es durch den exorbitanten Preis, der für Diamanten gezahlt wird, vor allem in den unterentwickelten Regionen und Krisengebieten der Welt zu Grabungen unter erbärmlichen und zum Teil lebensgefährlichen Bedingungen. Selbst wenn einzelne der Arbeiter fündig werden, werden die Rohdiamanten zumeist billig an die lokalen Kriegsherren verkauft, so dass nur ein Bruchteil der Gewinne bei den eigentlichen Produzenten verbleibt.

Mit den Gewinnen aus dem Diamantenhandel werden auf dem afrikanischen Kontinent auch viele Bürgerkriege finanziert, so z. B. in der Demokratischen Republik Kongo. Auch aus diesem Grunde wird heute versucht, den Handel mit diesen Blutdiamanten bzw. Konfliktdiamanten zu unterbinden. Allerdings ist es praktisch nicht möglich einem Diamanten seine Herkunft anzusehen, und Zertifikate, die dies ermöglichen sollen, werden häufig gefälscht.

Geschichte

Der erste überlieferte Diamantfund stammte aus dem 4. Jahrtausend v. Chr. aus Indien. Bereits damals sagte man Diamanten magische Wirkungen nach, weshalb man sie auch als Talismane nutzte. Diamanten waren auch bei den alten Römern bekannt und wurden sehr geschätzt. Um 600 n. Chr. wurde der erste Diamant auf der indonesischen Insel Borneo gemeldet, doch obwohl Indien nun nicht mehr die einzige Quelle war, blieben die indonesischen Funde unbedeutend, da die Anzahl zu gering und der Transport zu den Handelsstädten zu weit war. Erst im 13. Jahrhundert entdeckte man, dass sich Diamanten bearbeiten lassen, was jedoch in Indien abgelehnt wurde, da die Steine so angeblich ihre magischen Kräfte verlieren könnten. Der heutige typische Brillantschliff wurde erst um 1910 entwickelt.

Im 18. Jahrhundert fingen die indischen (und auch die indonesischen) Minen an sich zu erschöpfen. Als ein Portugiese auf der Suche nach Gold in Brasilien war, entdeckte er den ersten Diamanten außerhalb Asiens. Dieser Fund verursachte einen "Diamantenrausch". Den ersten Diamanten im Muttergestein Kimberlit fand man 1869 im südafrikanischen Kimberley. Ein Jahr später übernahm Südafrika die Rolle des Hauptlieferanten, da auch Brasiliens Funde seltener wurden. 1926 entdeckte man auch an der Atlantikküste Diamanten und 1955 wurde schließlich der erste Diamant künstlich hergestellt. Den ersten Diamanten auf dem Meeresgrund fand man erst 1961. Heute ist Australien Hauptlieferant für Diamanten.

Weitere Erstfunde:

1826 in Russland
1867 in Südafrika (erster in Afrika)
1851 in Australien (erster in Australien)
1901 in Venezuela
1906 in den USA (Bundesstaat Arkansas)
1906 auf dem Gebiet des heutigen Zaire
1908 in Namibia
1912 in Angola
1920 an der Westküste Afrikas (Ghana)
1969 in China

Fancy Diamonds

Fancy Diamonds (englisch fancy "schick"), auch kurz Fancys genannt, sind farbige Diamanten. Sie sind seltener und viel wertvoller als weiße Diamanten, denn von 100.000 Diamanten ist durchschnittlich nur ein Fancy-Diamant dabei. Gelb- und Brauntöne, die mehr als 80 % aller farbigen Diamanten ausmachen, sind allerdings keine Fancys, sondern gehen auf Verunreinigungen zurück. Kanariengelb ist hingegen eine Fancy-Farbe. Die erste große Fancy-Quelle wurde 1867 in Südafrika gefunden. Heute ist die Argyle Mine in Australien die wichtigste Fundstätte für Fancy Diamanten.

Man unterscheidet sieben Fancy-Farben, neben denen noch viele weitere Zwischenfarben wie z. B. Gold, Grau oder Gelbgrün existieren. Für die Färbung ist je ein anderer Stoff verantwortlich:

Kanariengelb: Für die Gelbtöne ist Stickstoff verantwortlich. Je größer der Stickstoffgehalt, desto intensiver der Gelbton. Der berühmteste und wahrscheinlich größte gelbe Diamant ist der Tiffany von 128,51 Karat, sein Rohgewicht betrug 287,42 Karat. Gelb ist nach weiß und zusammen mit braun die häufigste Farbe von Diamanten.
Braun: Für die Brauntöne sind Kristallverunreinigungen verantwortlich. Der größte braune geschliffene Diamant ist der Earth Star mit 111,6 Karat. Der größte je gefundene braune Diamant ist wahrscheinlich der Lesotho mit 601 Karat.
Blau: Das Element Bor ist für die blaue Färbung von Diamanten verantwortlich. Der größte und berühmteste blaue Diamant ist der angeblich verfluchte Hope-Diamant, welcher ungeschliffen 112,5 Karat wog und in geschliffenem Zustand heute 45,52 Karat wiegt. Blaue Diamanten sind sehr selten, doch häufiger als grün oder rot.
Grün: Der bekannteste und vielleicht auch größte Diamant dieser Farbe ist der Dresden-Diamant mit einem Gewicht von 41,0 Karat (ungeschliffen 119,5 Karat). Grüne Diamanten sind sehr selten.
Rot: Vermutlich sind Kristallunreinheiten verantwortlich für diese Färbung. Der größte je gefundene rote Diamant ist der australische Red Diamond mit einem Rohgewicht von 35 Karat. Der größte geschliffene Diamant ist der ebenfalls australische Red Shield mit 5,11 Karat. Keine Farbe ist seltener als die Rottöne. 90% der roten Diamanten stammen von der Argyle Mine in Australien. Von den purpurnen Diamanten existieren nur zehn Exemplare, wovon der größte 3 Karat wiegt. Alle kamen ebenfalls aus der Argyle Mine. Rote Diamanten sind die teuersten aller Diamanten.
Pink oder Rosa: Oft werden pinkfarbene Diamanten zu den roten Diamanten gezählt. Auch hier sind Kristallunreinheiten für die Farbe verantwortlich. Der größte Rohdiamant ist der Daya-I-Nur mit einem Gewicht von 285 Karat, der größte geschliffene Diamant der Steinmetz Pink mit 59,6 Karat. Von den 66 größten Diamanten ist nur einer rosa gefärbt.

Reinheit

Zur Beschreibung der Reinheit werden folgende Abkürzungen und Fachbegriffe verwendet (Rangfolge):

if (internally flawless) - lupenrein
vvs (very, very small inclusions) - sehr, sehr kleine Einschlüsse
vs (very small inclusions) - sehr kleine Einschlüsse
si (small inclusions) - kleine Einschlüsse
p1 (Piqué 1) - Einschlüsse mindern die Brillanz nicht
p2 (Piqué 2) - Einschlüsse mindern die Brillanz nur schwach
p3 (Piqué 3) - Einschlüsse mindern die Brillanz deutlich

Große und berühmte Diamaten

In der folgenden Tabelle sind einige besonders berühmte Diamanten zusammen mit ihrem Fundgewicht sowie Fundort und -jahr aufgeführt:

Name	Rohgewicht	Fundjahr	Fundland	Bemerkung
Cullinan	3106 Karat	1905	Südafrika	Wurde in 105 Steine aufgespaltet.
Excelsior	995,20 Karat	1893	Südafrika	Wurde in 22 Steine aufgespaltet.
Star of Sierra Leone	968,90 Karat	1972	Sierra Leone	Wurde in 17 Steine aufgespaltet.
Großmogul	797,5 Karat	1650	Indien	Gilt seit 1739 als verschwunden.
Koh-i-Noor	186 Karat	ca. 3000 v. Chr.	evt. Indien	ältesten bekannten Diamanten
Florentiner	137,27 Karat	unbekannt	unbekannt	gelber Diamant
Regent od. Pitt	136,75 Karat	um 1700	Indien	heute im Louvre
Hope	112 Karat	unbekannt	unbekannt	1642 erstmals aufgetaucht. Soll Unglück bringen!
Schah	86 Karat	unbekannt	unbekannt	mit Gravur seiner drei königlichen Besitzer (einer war Schah Janan, deshalb sein Name); heute im Kreml in Moskau
Sancy	55 Karat	unbekannt	Indien
Dresden Diamant	41 Karat	um 1743	Indien	Grüne Farbe, heute im Grünen Gewölbe in Dresden

Siehe auch: Liste von Mineralen

Weblinks