Σχήμα 1.
Το διαμάντι είναι το σκληρότερο γνωστό υλικό. Με τον όρο σκληρότητα εννοούμε την ικανότητα ενός υλικού να ανθίσταται στη τριβή.
Το 1812 ο ορυκτολόγος Friedrich Mohs ήταν ο πρώτος που μελέτησε συστηματικά τη σκληρότητα των ορυκτών και διαμόρφωσε μια κλίμακα για τη μέτρηση της σκληρότητάς τους. Η κλίμακα διαμορφώθηκε με νούμερα από το 1 έως το 10. Στο νούμερο 1 αντιστοίχισε το μαλακότερο ορυκτό, τον γνωστό ως τάλκη, στο νούμερο 2 το αμέσως σκληρότερο που είναι ο ορυκτός γύψος, στο νούμερο 3 το αμέσως σκληρότερο ορυκτό από τον γύψο κ.ο.κ., μέχρι το νούμερο 10, όπου τοποθέτησε το σκληρότερο από όλα τα ορυκτά, το διαμάντι. Κριτήριό του για την κατάταξη ήταν το ορυκτό που βρίσκεται στο νούμερο 2 να χαράσσει το ορυκτό που βρίσκεται στο νούμερο 1, το ορυκτό που βρίσκεται στο νούμερο 3 να χαράσσει τα ορυκτά που βρίσκονται στα νούμερα 1 και 2 κ.ο.κ. Δηλαδή το κάθε ορυκτό να χαράσσει τα ορυκτά που βρίσκονται στα μικρότερα νούμερα της σκληρότητας, και να χαράσσεται από τα ορυκτά που βρίσκονται στα μεγαλύτερα νούμερα (σχήμα 1).
Όπως καταλαβαίνουμε, το κριτήριο αυτό είναι αντιπροσωπευτικό και πρακτικά σωστό, όμως δεν αποτυπώνει την πραγματική διαφορά της σκληρότητας δύο ορυκτών. Δηλαδή το διαμάντι δεν είναι 10 φορές πιο σκληρό από τον τάλκη. Στην πραγματικότητα είναι χιλιάδες φορές σκληρότερο. Δηλαδή, ενώ όλοι έχουμε ακούσει ότι το διαμάντι είναι το σκληρότερο γνωστό φυσικό υλικό, όμως δεν έχουμε συνειδητοποιήσει το μέγεθος της πραγματικής του σκληρότητας.
Εάν συγκρίνουμε τις απόλυτες τιμές σκληρότητας των δύο ορυκτών, θα διαπιστώσουμε πως το διαμάντι είναι 75% σκληρότερο από το κορούνδιο. Δηλαδή δεν είναι απλά πρώτο, αλλά και με τεράστια διαφορά από τα υπόλοιπα υλικά (σχήμα 2).
Σχήμα 2.
Τώρα γεννάται η εξής εύλογη απορία. Εφόσον το διαμάντι είναι το σκληρότερο από όλα τα γνωστά υλικά, και μάλιστα με μεγάλη διαφορά, πώς μπορούμε εμείς να το κόψουμε, να του δώσουμε σχήμα και να το γυαλίσουμε; Η απάντηση είναι ότι η φύση, στη συγκεκριμένη περίπτωση, μας έκανε ένα πολύ μεγάλο δώρο. Σε ορισμένους κρυστάλλους οι δυνάμεις και η συνοχή των δομικών μονάδων δεν είναι ίδια μέσα στο κρυσταλλικό τους πλέγμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχουν διευθύνσεις, που τα δομικά συστατικά να συνδέονται με πιο ισχυρές δυνάμεις, από κάποιες άλλες διευθύνσεις που η σύνδεση τους είναι ασθενέστερη. Όπως είναι φυσικό, στις διευθύνσεις που οι δυνάμεις συνοχής μεταξύ των δομικών συστατικών του πλέγματος είναι πιο ισχυρές, το ορυκτό θα εμφανίζει μεγαλύτερη σκληρότητα. Δηλαδή, ορισμένοι κρύσταλλοι εμφανίζουν δύο ή και τρεις διαφορετικές σκληρότητες ανάλογα με την έδρα του φυσικού τους κρυστάλλου στην οποία προσπαθούμε να τους χαράξουμε. Το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα είναι του κυανίτη, που εμφανίζει δύο τελείως διαφορετικές σκληρότητες σε κάθετες διευθύνσεις μεταξύ τους. Στην πρώτη έχει σκληρότητα 4 στην κλίμακα του Mohs, και στη δεύτερη έχει 7. Τεράστια διαφορά δηλαδή, γιʼ αυτόν το λόγο ονομάστηκε αρχικά και δισθενής.
Εδώ λοιπόν είναι το δώρο που μας έκανε η φύση, ότι το διαμάντι ανήκει σε αυτές τις εξαιρέσεις των ορυκτών, που η σκληρότητά τους εξαρτάται από τον κρυσταλλικό προσανατολισμό. Συγκεκριμένα στο διαμάντι μπορούμε να διακρίνουμε τέσσερις κρυσταλλικούς προσανατολισμούς σκληρότητας. Η μικρότερη σκληρότητα βρίσκεται στις έδρες του δωδεκάεδρου. Μαλακές διευθύνσεις είναι επίσης στις έδρες του κύβου παράλληλα με τις ακμές του. Σκληρές είναι όλες οι διευθύνσεις των εδρών του οκταέδρου. Ενώ η σκληρότερη κρυσταλλική διεύθυνση είναι η διαγώνιος των εδρών του κύβου (σχήμα 3 και 4).
Σχήμα 3.
Σχήμα 4. Βλέπουμε την κρυσταλλογραφική σχέση του κύβου, του οκτάεδρου και του δωδεκάεδρου. Σε όποια κρυσταλλική μορφή κι αν εμφανίζεται ένας κρύσταλλος διαμαντιού στη φύση, πάντα περιέχονται σε αυτήν και οι τέσσερις διευθύνσεις της σκληρότητας, με τους προσανατολισμούς που απεικονίζονται παραπάνω.
Δ. Οι μαλακότερες διευθύνσεις σκληρότητας στο διαμάντι πάντα πάνω στις έδρες του δωδεκάεδρου.
Ο. Σε όλες τις οκταεδρικές έδρες η σκληρότητα είναι πάντα μεγάλη.
Κ1. Στις έδρες του κύβου πάντα οι παράλληλες στις ακμές διευθύνσεις είναι μέτριας σκληρότητας.
Κ2. Η σκληρότερη διεύθυνση του διαμαντιού και της φύσης, απαντά παράλληλα με τις διαγωνίους των εδρών του κύβου.
Επομένως το διαμάντι μπορεί να κοπεί μόνο με άλλο διαμάντι. Βασιζόμαστε δηλαδή στο νόμο των πιθανοτήτων. Συγκεκριμένα η σκόνη διαμαντιών που χρησιμοποιείται για την κοπή και την μορφοποίησή τους, πάντα θα έχει κάποια μικροσκοπικά κομμάτια διαμαντιού που θα έχουν το σωστό προσανατολισμό με την μέγιστη σκληρότητα, κι έτσι θα μπορούν να κόψουν το υπό επεξεργασία διαμάντι.
Καταλαβαίνουμε ότι για να συμβεί αυτό πρέπει ο κρυσταλλογραφικός προσανατολισμός του διαμαντιού που θέλουμε να επεξεργαστούμε να είναι ο σωστός, αλλιώς δεν θα τα καταφέρουμε. Όπως βλέπουμε και στα σχήματα πρέπει ο ειδικός τεχνίτης που επεξεργάζεται το διαμάντι, να ανακαλύψει στην πέτρα που έχει στα χέρια του, ποιες ακριβώς είναι οι διευθύνσεις των δωδεκαεδρικών και των κυβικών εδρών της, και να αποφύγει τις οκταεδρικές έδρες και τις διαγώνιους του κύβου.
Δηλαδή η κατεργασία των διαμαντιών απαιτεί εξειδικευμένα άτομα, με ικανότητα στην αναγνώριση των στοιχείων συμμετρίας, ώστε να μπορούν να «διαβάζουν» τις κρυσταλλογραφικές πληροφορίες που παρέχουν οι ακατέργαστοι κρύσταλλοι.
© 2016 - 2024. All Rights Reserved
