Οι τύποι των διαμαντιών

Το διαμάντι ξέρουμε ότι αποτελείται αποκλειστικά από άνθρακα. Σαν ορυκτό μαζί με τον χαλαζία διαθέτει τους πιο καθαρούς κρυστάλλους. Έχουν το μικρότερο ποσοστό σε προσμείξεις. Η χημική τους σύσταση είναι περισσότερο από 99% καθαρή χωρίς ξένα στοιχεία. Γιʼ αυτόν τον λόγο τα διαμάντια έχουν υψηλή καθαρότητα και σπάνια είναι έγχρωμα.

Ο άνθρακας είναι πολύ μικρό στοιχείο και η κρυσταλλική του δομή είναι πολύ πυκνή. Αυτό σημαίνει ότι ο χώρος που μπορεί να καταλάβουν τα στοιχεία στο κρυσταλλικό πλέγμα του είναι περιορισμένος. Επομένως δεν χωράνε στοιχεία μεγάλων διαστάσεων όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, το χρώμιο κ.α. ιχνοστοιχεία που συνήθως συναντάμε στα υπόλοιπα ορυκτά. Στο διαμάντι τρία είναι συνήθως τα στοιχεία που μπορούν να «τρυπώσουν» στην πυκνή και στενή αυτή κρυσταλλική δομή, το άζωτο (Ν), το βόριο (Β) και το υδρογόνο (Η). Από αυτά το άζωτο απαντά πιο συχνά. Έτσι ανάλογα με το εάν υπάρχει ή όχι άζωτο τα διαμάντια κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες που διεθνώς ονομάζονται τύποι (diamond types). Όταν τα διαμάντια έχουν άζωτο στην κρυσταλλική τους δομή ανήκουν στον τύπο ένα, που διεθνώς συμβολίζεται με το λατινικό (I), εάν δεν έχουν άζωτο ανήκουν στον τύπο δύο, που διεθνώς συμβολίζεται με το λατινικό (II). Τα άτομα του αζώτου στην κρυσταλλική δομή του διαμαντιού μπορεί να είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους, ή σαν ομάδες ατόμων αζώτου που συνδέονται μεταξύ τους. Τα διαμάντια που έχουν άζωτο στην δομή τους σαν μεμονωμένα άτομα αποτελούν τον τύπο ένα βήτα που διεθνώς συμβολίζεται (Ib), ενώ τα διαμάντια που το άζωτο απαντά σε ομάδες αποτελούν τον τύπο ένα άλφα που συμβολίζεται (Ia).

Το 98% των διαμαντιών ανήκουν στον τύπο Ia και η περιεκτικότητα σε άζωτό είναι 0,3%. Σε αυτόν τον τύπο των διαμαντιών, τα άτομα του αζώτου μπορεί να είναι σαν ζεύγη, να απαντούν δηλαδή ανά δύο, οπότε τα ονομάζουμε IaA, ή μπορεί να είναι ανά τέσσερα, σε τετράδες, και τα ονομάζουμε IaB. Στα διαμάντια τύπου IaB συνήθως τα τέσσερα άτομα του αζώτου, περικλείουν μία οπή. Η οπή είναι κενό (vacancy) στην δομή, που δηλώνει ότι απουσιάζει κάτι που θα έπρεπε να υπάρχει. Αυτό που συνήθως λείπει είναι μια δομική μονάδα, δηλαδή ή λείπει ένα ηλεκτρόνιο από κάποιο άτομο, ή λείπει ένα άτομο άνθρακα και η θέση του παραμένει κενή. Επίσης τα άτομα του αζώτου μπορεί να σχηματίζουν τριάδες που κι αυτά συνήθως περικλείουν οπή και τα ονομάζουμε IaN3. Τα διαμάντια που ανήκουν στον τύπο Ib είναι πολύ σπάνια στην φύση και αποτελούν μόλις το 0,1% των διαμαντιών. Εδώ τα άτομα του αζώτου είναι ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και η περιεκτικότητά τους μέσα στην δομή είναι 500ppm. Δηλαδή σε ένα εκατομμύριο άτομα άνθρακα αντιστοιχούν μόλις 500 άτομα αζώτου. Όλα τα συνθετικά διαμάντια ανεξάρτητα από την χρήση τους είναι Ib.

Τα διαμάντια που το άζωτο έχει τόσο μικρή συγκέντρωση ώστε είναι αδύνατον να ανιχνευτεί ανήκουν στον τύπο II. Τα διαμάντια που δεν έχουν κανένα ιχνοστοιχείο στην δομή τους, κατατάσσονται στον τύπο IIa, μόνο το 1,8% των διαμαντιών ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία. Και τελικά έχουμε τα πολύ σπάνια διαμάντια που περιέχουν σαν ιχνοστοιχείο βόριο στον τύπο IIb, που ανήκουν μόλις το 0,1% των διαμαντιών.

Η γνώση των τύπων του διαμαντιού είναι πάρα πολύ σημαντική και έχει βοηθήσει στην κατανόηση των αιτιών χρωματισμού τους. Επίσης έχει δώσει ώθηση στην σύνθεση έγχρωμων διαμαντιών και σε επεμβάσεις που αλλάζουν ή βελτιώνουν το χρώμα τους.

Τα διαμάντια Ia είναι κίτρινα ή καφέ επειδή απορροφάνε τα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο μπλε χρώμα. Η δομή IaA τα ζευγάρια δηλαδή των ατόμων του αζώτου, απορροφάνε ενέργεια εκτός του ορατού φάσματος και δεν μπορούν από μόνα τους να δώσουν χρώμα στο διαμάντι. Αντίθετα τα IaB και τα IaN3 συνήθως συνοδεύονται με οπές στην δομή και δημιουργούν απορρόφηση που μπορεί να δώσει χρώμα στα διαμάντια. Ένα διαμάντι Ia μπορεί να έχει και ζεύγη ατόμων αζώτου, αλλά και τετράδες ή και τριάδες. Δηλαδή συνήθως τα διαμάντια Ia είναι IaA και IaB ταυτόχρονα. Τα κίτρινα διαμάντι της σειράς Cape είναι Ia διαμάντια .

Τα διαμάντια Ib μπορεί να είναι κίτρινα, καφέ ή πράσινα. Στον τύπο αυτό ανήκουν τα έντονα καναρινί κίτρινα διαμάντια.

Τα IIa στερούνται ιχνοστοιχείων και συνήθως είναι τελείως άχρωμα. Ενίοτε όμως μπορεί να έχουν καφέ, ροζ, ή κόκκινο χρώμα εξαιτίας κρυσταλλογραφικών πλαστικών παραμορφώσεων που συμβαίνουν κατά την διάρκεια της κρυστάλλωσης. Η παραμόρφωση της δομής αλλάζει την συνολική απορρόφηση των ορυκτών και οδηγεί σε αλλαγή ή στην απόκτηση χρώματος.

Και τέλος τα IIb διαμάντια που έχουν ασθενές έως έντονο μπλε χρώμα. Τα IIb διαμάντια αποτελούν εξαίρεση, και σε αντίθεση με όλα τα υπόλοιπα διαμάντια δεν είναι μονωτές του ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά έχουν ημιαγωγιμότητα.