Referaat teemandid (0)

REFERAAT
TEEMANDID
Juhendaja : Ulvi Tiisler
Koostaja : Deivi Nool
Jõgeva 2011
Teemandist üldiselt
Inimkond tunneb teemanti üle kuue tuhande aasta. Juba püramiidide rajamisel töötlesid muistsed egiptlased kive teemandiga.
Vääriskivide hulgas on teemat kõige ilusam ja kallim. Suure murdumisnäitajaga ja valguse dispersiooni tõttu helgivad lihvitud teemandid (briljandid) spektrivärvides ja paeluvad ka erakordse värvimänguga. Teemandist kõvem on vaid selle tehislik nanokristalliline vorm hüperteemant. Teemandi hinna määravad 4 tunnust: mass, lihv, läbipaistvus ja värvus. Teemanti ja teiste vääriskivide massi mõõdetakse karaatides (ct), kusjuures 1 ct= o,2 g. Teemanti lihvimisel briljandiks väheneb tunduvalt selle mass. Kahekaraadise teemandi lihvimisel saadakse umbes ühekaraadine briljant .Teemandi kristallivõre moodustavad süsiniku aatomid , mis on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega. Iga süsiniku aatom on kristallivõres seotud nelja naaberaatomiga. Sellist tüüpi kristallivõret, mille keskmetes paiknevad kovalentsete sidemetega seotud aatomid, nimetatakse aatomvõreks. Teemandi kristallivõres on aatomid ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega ja kristall on väga korrapärase ehitusega. Seetõttu ületab teemant kõvaduselt kõiki teisi lihtained ja tal on väga kõrge sulamistemperatuur . Kuna kovalentsed sidemed on (erinevalt metallilisest sidemest ) üsna jäigad, on teemat siiski suhteliselt habras .Teemandiga analoogilise ehitusega kristalle moodustavad näiteks ka lihtaine räni ja mitmed liitained (nt ränikarbiid ehk karborund SiC). Kvartsi kristall on aga keerulisema ehitusega: kristallivõre keskmetes asuvad räni aatomid pole kovelentsete sidemetega ühendatud mitte vahetult, vaid hapnikuaatomite kaudu. Sünteetilistest ühenditest on sarnase struktuuriga näiteks mitmed boornitriidi vormid, mis on samuti väga kõvad ja selles osas võrreldavad teemandiga.Teemant kuulub nende väheste mineraalide hulka, mis koosnevad ühest puhtast elemendist. Sellised on veel kuld ja vask. Teemant on puhas süsinik, tekkinud 96 kuni 152 kilomeetri sügavusel Maa sees tohutu kuumuse ja rõhu mõjul. Teemandid moodustuvad ainult ühes kivimis , kimberliidis, mis on nime saanud Lõuna-Aafrika kaevanduslinna Kimberley järgi. Kimberliit moodustub kitsastes torujates vulkaanilõõrides, mida leidub pea igal mandril.
Kus neid leidub?
Teemandid moodustuvad sügaval maakoore all ülemises vahevöös, mida kutsutakse kimberliiditorudeks. Tugeva kuumuse ja igast küljest mõjuva rõhu tõttu hakkab selline element nagu süsinik moodustama teemandikristalle.Geoloogid arvavad , et magma tungib mööda kimberliittoru ülespoole purustava hooga .
Läbi maakoore pinnale sööstes kannab magma kaasa ka teemante.Kimberliittoru kaevandatakse esialgu selle paljandumiskohas maapinnal. Kui kaevandamisega on jõutud umbes 300 meetri sügavusele, sunnib varinguoht taktikat muutma. Kimberliittoruga paralleelselt kaevatakse sügav šaht, kust tehakse ristkäigud kimberliittoruni. Lahtilõhutud sinine kimberliit saadakse maapinnale ja sõelutakse teemantide leidmiseks läbi.
Ajalugu
Teemante hakati arvatavasti kaevandama Indias, esimene kirjalik märge pärineb aastal 296 e.m.a valminud budistlikust tekstist. Mõni uurija väidab siiski, et möödunud aastal Hiinast avastatud tseremoniaalsete matusekirveste, mida dateeritakse ajavahemikku 2500–4000 aastat e.m.a, pinnaviimistluse kvaliteet viitab sellele, et neid on poleeritud teemandipuruga. Teemante kasutati läbi aegade paljudes kultuurides nii ehetes kui ka töisel otstarbel . Ristiusu levides kadusid teemandid pea tuhandeks aastaks Euroopa ehetelt – kristlastele ei meeldinud, et kive kasutati varem amulettidena, ka tõkestasid araablased teemantide vedu Indiast Õhtumaale. 13.–14. sajandil aga hakkas teemantide kasutamine Euroopaski taas aina enam levima. Esimese teadaoleva teemandiga kaunistatud pulmasõrmuse sai Burgundia hertsoginna Marie 1477. aastal oma kaasa, Austria ertshertsogi Maximilliani käest.
Teemanti vääristamine
Teemandi vääristamise all mõistame loodusliku teemandi muutmist hinnalisemaks. Selleks kasutatakse tavaliselt teemandi värvuse muutmist. Värvuse muutumise nähtuse avastas briti teadlane William Crookes, kes hoidsid teemanti raadiumisoola lahuses ja märkas, et teemant muutub rohekaks ja säilitab selle värvuse alatiseks. Arvatakse, et looduslike teemantide rohekas värving on tekkinud teemandi leiualas esinevatest radioaktiivsetest elementidest. Teemandi kristallis esinevad lisaelementide aatomid põhjustavad teemandi erinevaid värvusvarjundeid. Lämmastiku aatomid põhjustavad rohekat või kollakat, boori aatomid - sinakat helki. Maailmaturul on värvusega teemandid värvusetust hinnalisemad. Nüüdisajal on värvusega teemandid 5-10% kallimad, kui värvusetud. Kõike haruldasemad on punakad ja rohekad teemandid, need on ka enamasti väikesed (tavaliselt kuni 1 ct). Neile järgnevad roosakad teemandid. Viimasel ajal on absoluutselt värvuseta teemantide hinnad tõusnud 5 korda, värviliste teemantide puhul isegi 10 korda.
Teemandi hind ja tuvastamine
Teemant on kalleim mineraal . Väikesed teemandikillud on sadu ja enamgi korda kallimad sama massiga kullast või plaatinast. Teemandi ja kulla hinda võib võrrelda järgmise näitega. Kahe 60-tonnise kaubavaguniga saab ära vedada 200 miljoni dollari eest kulda, kuid see summa on võrdne briljantide hinnaga, mida võib kanda taskus . Teemandi hind ja mass on ruutsõltuvuses. Kui võrrelda kahte teemanti, mille mass on 0,1 ct ja 0,4 ct, siis on teine teemant esimestest küll 4 korda raskem, kuid hind ei ole mitte 4 korda kõrgem, vaid neli ruudus ehk 16 korda kallim. Seepärast on suuremad briljandid hiigelkallid. Sõrmeotsa suuruste teemantide hind võib ulatuda miljonitesse. Teemantide maailmatoodangu võib ära vedada ühe veoautoga. Seejuures enamik looduslikest teemantidest on väikesed ning tumedavärvilised ja defektidega ega sobi ehete valmistamiseks. Ainult 20% teemantide maailmatoodangust on juveliirsed.
Vääriskivide võltsimine
Teemanti kõrge hind on põhjustanud vääriskivide võltsimist. Esimese õnnestunud teemandiimitatsiooni valmistas 1758 . a. Austrias Joseph Strasser. Viini kullasepp sai puhta liiva ,raud-, alumiinium-, pliioksiidi ja naatriumkarbonaadi segu sulatamisel pliiklaasi ,millest lihvitud võltskivil oli niisama suur murdumisnäitaja nagu teemandil. Ka väliselt sarnanes võltsmineraal teemandiga. Nüüdisajal nimetatakse sellel teel saadud võltsinguid kullasepa nime järgi strassideks. Strasside valmistamisel saavutasid juveliirid suure vilumuse. Aga kuidas siis eristada teemandit võltsingust? Siin tuginetakse teemandi omadustele. Teemant on kõige suurema kõvadusega looduslik aine. Erandlikuks omaduseks on hea soojusjuhtivus ; tavaliselt on mittemetallid halvad elektri- ja soojusjuhid, teemant on siin erandiks , mis ületab soojusjuhtivuselt kõik metalle (isegi parimaid soojusjuhte vaske ja hõbedat), elektrijuhtivusel on teemant kas isolaator või pooljuht, vees ei märgu. Teemandi suurel kõvadusel ning elastsusel põhineb ka selle mineraali vanaaegne tuvastamisviis: kui teemandikristall langeb puit-, klaas- või metallplaadile, siis „hüppab“ see kõrgemale kui teised mineraalid; üheaegsed võrdluskatsed teiste mineraalidega osutavad suurtele erinevustele.Tähtsaks teemandi tunnuseks on suur soojusjuhtuvus.
Kui võrrelda strassi, mäekristalli ja teemanti, siis soojenevad strass ja mäekristall kiiremini, teemant jääb tingituna heast soojusjuhtivusest jahedaks. Loomulikult on väiksemad ka strassi ja mäekristalli kõvadused. Kui puhuda reemandile hingeõhku, siis teemant tuhmub. Et aga teemandi soojusjuhtivus on suurem kui teistel mineraalidel, siis aurustub niiskus sellelt kiremini. Kasutades uuritava mineraali kõrval õiget teemanti, võib võrdluse teel tuvastada, kas mõlemad on teemandid või mitte. Juveliiride jaoks on töötatud välja seada „Rayner Diamond Tester“. Anduri kaudu antakse kristallile soojusimpulss ja määratakse siis temperatuuri langus kristallil. Teemandi puhul on märgatav, teistel mineraalidel aga tühine. Mineraalide tihedust saab suhteliselt kiiresti määrata standardvedelike abil. Selleks asetatakse mineraal standardvedelikku, mille tihedus o teada. Kui mineraal jääb ujuma vedeliku pinnale, siis on mineraali tihedus suurem.. Kui mineraal jääb vedelikku hõljuma, siis on vedeliku ja mineraali tihedused võrdsed. Veega teemant ei märgu, kuid adsorbeerib hästi õli ja rasva. USA Gemmoloogia Instituudis on välja töötanud lihtne ja efektiivne teemantidega kindlaks määramise viis, mis põhineb teemandi heal märgamisel õliga. Värvistatud õliga täidetud viltpliiatsiga tõmmatakse uuritavale kristallile joon. Teemandil on joon pidev, võltsingute ja imitatsioonide pinnale jäävad aga üksikud tilgakesed.
Teemant pole ainult vääriskivi
Teemanti esimene ja peamine tehniline tähtsus on seotud selle mineraali erakordse kõvadusega. Mõnede antiigist pärinevate suurehituste ehituskividelt on avastatud teemanttööriistaga töötlemise jälgi. 1862 . a. soovitas šveitsi kellasepp kasutada tunnelite rajamisel just teemantpuure. Saadud puuraugud täideti lõhkeainega, mille plahvatusjõud purustas kaljud. Teemandist lõiketerade abil on rajatud läbi mägede kilomeetrite viisi tunneleid ja tungitud enam kui 12 km sügavusele maapõue. Ühe teemantlõiketeraga saab lõigata 3000 km metalli või 40 km klaasi. Teemantsaega lõigatakse marmorit, graaniiti jt. kivimeid ning mineraale.