El Diamante

TRABAJO PRACTICO DE GEOLOGÍA

Nombre: Henry M. Arboleda Herrera

Componente: Computación

Paralelo: “C”

Fecha: 14-01-2015

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

ÍNDICE

1.El diamante

1.2 Características

2.Propiedades del diamante

2.1Dureza

2.2 Conductividad eléctrica

2.3 Tenacidad

3.Historia Natural

3.1 Formación en cratones

3.2 Formación en cráteres de impacto de meteorito

3.3 Formación extraterrestre

3.4 Llegada a la superficie

3.5 Chimenea de Kimberlita

4.Los diamantes y su presencia en la historia de las civilizaciones

5.Bibliografia

En mineralogía, el diamante (del griego antiguo αδάμας, además, que significa invencible o inalterable) es un alótropo del

carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara

denominada «red de diamante». El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de

conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene renombre específicamente como un

material con características físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la más alta dureza y conductividad térmica de todos los materiales conocidos por el hombre. Estas

propiedades determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido además de otras

aplicaciones.

EL DIAMANTE

El diamante tiene características ópticas destacables. Debido a su estructura cristalina extremadamente rígida, puede ser contaminada por pocos tipos de impurezas, como el boro y

el nitrógeno. Combinado con su gran transparencia (correspondiente a una amplia banda prohibida de 5,5 eV), esto

resulta en la apariencia clara e incolora de la mayoría de diamantes naturales. Pequeñas cantidades de defectos o

impurezas (aproximadamente una parte por millón) inducen un color de diamante azul (boro), amarillo (nitrógeno), marrón

(defectos cristalinos), verde, violeta, rosado, negro, naranja o rojo. El diamante también tiene una dispersión

refractiva relativamente alta, esto es, habilidad para dispersar luz de diferentes colores, lo que resulta en

su lustre característico. Sus propiedades ópticas y mecánicas excelentes, combinadas con una mercadotecnia eficiente, hacen

que el diamante sea la gema más popular.

CARACTERÍSTICAS

La mayoría de diamantes naturales se forman en condiciones de presión y temperatura extremas, existentes a profundidades de 140 km a 190 km en el manto terrestre. Los minerales que contienen carbono proveen la fuente de carbono, y el crecimiento tiene lugar en períodos de 1 a 3,3 mil millones de años, lo que corresponde a, aproximadamente, el 25% a 75% de la edad de la Tierra. Los diamantes son llevados cerca de la superficie de la Tierra a través de erupciones volcánicas profundas por un magma, que se enfría en rocas ígneas conocidas como kimberlitas y lamproitas. Los diamantes también pueden ser producidos sintéticamente en un proceso de alta presión y alta temperatura que simula aproximadamente las condiciones en el manto de la Tierra. Una alternativa, y técnica completamente diferente, es la deposición química de vapor. Algunos materiales distintos al diamante, incluyendo a la zirconia cúbica y carburo de silicio son denominados frecuentemente como simulantes de diamantes, semejando al diamante en apariencia y muchas propiedades. Se han desarrollado técnicas gemológicas especiales para distinguir los diamantes sintéticos y los naturales, y simulantes de diamantes.

Un diamante es un cristal transparente de átomos de carbono enlazados tetraedralmente (sp3) que cristaliza en

la red de diamante, que es una variación de la estructura cúbica centrada en la cara. Los diamantes se han

adaptado para muchos usos, debido a las excepcionales características físicas. Las más notables son

su dureza extrema y su conductividad térmica (900–2.320 W/(m·K)),así como la amplia banda prohibida y alta dispersión óptica. Sobre los 1.700 °C (1.973 K /

3.583 °F) en el vacío o en atmósfera libre de oxígeno, el diamante se convierte en grafito; en aire la transformación

empieza aproximadamente a 700 °C. Los diamantes existentes en la naturaleza tienen una densidad que va

desde 3,15–3,53 g/cm3, con diamantes muy puros generalmente extremadamente cerca a 3,52 g/cm3.

PROPIEDADES DEL DIAMANTE

Dureza

El diamante es el material natural más duro conocido hasta el momento (aunque en 2009 se iniciaron unos estudios que parecen demostrar que la lonsdaleíta es un 58% más dura) donde la dureza está definida como la resistencia a la ralladura. El diamante tiene una dureza de 10 (la máxima dureza) en la escala de Mohs de dureza de minerales. La dureza del diamante ha sido conocida desde la antigüedad, y es la fuente de su nombre.Los diamantes naturales más duros en el mundo son de los campos de Copeton y Bingara, ubicados en el área de New England en Nueva Gales del Sur, Australia. Fueron llamados can-ni-faire ("no puede hacerse nada con ellos"—una combinación del inglés "can" = poder, italiano "ni" = no y el francés "faire" = hacer14 ) por los cortadores en Amberes cuando empezaron a llegar en cantidades desde Australia en la década de 1870. Estos diamantes son generalmente pequeños, octaedros perfectos a semiperfectos, y se usan para pulir otros diamantes. Su dureza está asociada con la forma de crecimiento del cristal, que es en una sola etapa.

La mayoría de otros diamantes muestran más evidencias de múltiples etapas de crecimiento, lo que produce inclusiones, fallas y planos de defectos en la red cristalina, todo lo que afecta su dureza. Es posible tratar diamantes regulares bajo una combinación de presión alta y temperatura alta para producir diamantes que son más duros que los diamantes usados en dispositivos de dureza.La dureza de los diamantes contribuye a su aptitud como gema. Debido a que sólo pueden ser rayados por otros diamantes, mantienen su pulido extremadamente bien. A diferencia de otras gemas, se adaptan bien al uso diario debido a su resistencia al rayado —tal vez esto contribuye a su popularidad como la gema preferida en anillos de compromiso y anillos de matrimonio, que suelen ser usados todos los días durante décadas.

El uso industrial de los diamantes ha sido asociado históricamente con su dureza; esta propiedad hace al diamante el material ideal para herramientas de cortado y pulido. Como material natural más duro conocido, el diamante puede ser usado para pulir, cortar, o erosionar cualquier material, incluyendo otros diamantes. Las adaptaciones industriales comunes de esta habilidad incluyen brocas y sierras, y el uso de polvo de diamante como un abrasivo. Los diamantes de grado industrial menos caros, conocidos como bort, con muchas fallas y color más pobre que las gemas, son usados para tales propósitos.El diamante no es apto para maquinarias de aleaciones ferrosas a altas velocidades, puesto que el carbono es soluble en hierro a las altas temperaturas creadas por la maquinaria de alta velocidad, conduciendo a un desgaste incrementado en las herramientas de diamante cuando se las compara con alternativas.

Estas sustancias pueden rayar al diamante:Algunos diamantes son más duros que otros.Los agregados nano cristalinos de diamantes producidos por tratamiento de presión alta y temperatura alta del grafito o fullerenos (C60).Nitruro de boro cúbico (Borazón)Una forma hexagonal del diamante denominada lonsdaleíta, que se ha predicho teóricamente ser 58% más fuerte que el diamante.

Conductividad eléctrica

Otras aplicaciones especializadas también existen o están siendo desarrolladas, incluyendo su uso como semiconductores: algunos diamantes azules son semiconductores naturales, en contraste a la mayoría de otros diamantes, que son excelentes aislantes eléctricos. La conductividad y color azul se originan de la impureza de boro. El boro sustituye a átomos de carbono en la red de diamante, donando un hueco en la banda de valencia.Comúnmente se observa una conductividad sustancial en diamantes nominalmente no dopados, que han crecido por deposición química de vapor. Esta conductividad está asociada con especies relacionadas al hidrógeno adsorbido en la superficie, y puede ser eliminada por recocido u otros tratamientos de superficie.

Tenacidad

La tenacidad se refiere a la habilidad del material de resistir la ruptura debido a un impacto fuerte. La tenacidad del diamante natural ha sido medida como 2,0 MPa·m1/2,y el factor de intensidad de tensión crítica es 3,4 MN·m−3/2. Estos valores son altos comparados con otras gemas, pero bajos comparados con la mayoría de materiales de ingeniería. Como con cualquier material, la geometría microscópica de un diamante contribuye a su resistencia a la fractura. El diamante tiene un plano de fractura y de ahí es más frágil en algunas orientaciones que en otras. Los cortadores de diamantes usan este atributo para quebrar algunas piedras, como paso previo al facetado.

La formación del diamante natural requiere condiciones muy específicas—exposición de

materiales que contienen carbono a presión alta, variando desde 45 a 60 kilobares, pero a un rango

de temperatura comparativamente bajo que va desde aproximadamente 900-1.300 °C. Estas condiciones se encuentran en dos lugares en la Tierra; en el manto

de la litosfera bajo placas continentales relativamente estables, y en el sitio de impacto de meteoritos.

HISTORIA NATURAL

Formación en cratones

Las condiciones para que suceda la formación de diamante en el manto de la litosfera ocurren a profundidad considerable, correspondiendo a los requerimientos antes mencionados de temperatura y presión. Estas profundidades están estimadas entre 140 y 190 km, aunque ocasionalmente cristalizan diamantes a profundidades de 300-400 km.La tasa a la que la cambia la temperatura con el incremento de profundidad en la Tierra varía grandemente en diferentes partes de la Tierra. En particular, bajo las placas oceánicas, la temperatura sube más rápidamente con la profundidad, más allá del rango requerido para la formación del diamante a la profundidad requerida. La combinación correcta de temperatura y presión sólo se encuentra en las partes gruesas, viejas y estables de las placas continentales, donde existen regiones de litosfera conocidas como cratones. Una larga estancia en la litosfera cratónica permite a los cristales de diamante crecer más grandes aún.

Formación en cráteres de impacto de meteoritos

Los diamantes también pueden formarse en otros eventos naturales de alta presión. Se han encontrado diamantes muy pequeños, conocidos como microdiamantes o nanodiamantes, en los cráteres de impacto de meteorito. Aunque en el Cráter Popigai en Siberia los diamantes alcanzan una tamaño de entre 0,5 a 2 mm con algunos ejemplares de 10mm.

Tales eventos de impacto crean zonas de choque de alta presión y temperatura, idóneas para la formación de diamantes.

Formación extraterrestre

No todos los diamantes encontrados en la Tierra se originaron aquí. Un tipo de diamante denominado diamante carbonado, el cual se encuentra en Sudamérica y África, puede haberse depositado ahí vía un impacto de asteroide (no formado por el impacto) hace aproximadamente 3 mil millones de años. Estos diamantes pueden haberse formado en el medio intraestelar, pero en el 2008, no había consenso científico acerca de cómo se originaron los diamantes carbonados.Los granos presolares en muchos meteoritos encontrados sobre la Tierra contienen nanodiamantes de origen extraterrestre, formados probablemente en supernovas. La evidencia científica indica que las estrellas enanas blancas tienen un núcleo de carbono y oxígeno cristalizado. El más grande de estos encontrado en el universo hasta ahora, BPM 37093, está ubicado a 50 años luz, en la constelación Centauro.

Llegada a la Superficie

La roca portadora de Diamantes es llevada cerca de la superficie a través de erupciones volcánicas de origen profundo. El magma para tal volcán debe originarse a una profundidad donde los diamantes puedan ser formados —150 km o más (tres veces o más la profundidad de la fuente de magma para la mayoría de los volcanes). Esto es algo que sucede relativamente rara vez. Las chimeneas contienen el material que fue transportado hacia la superficie por acción volcánica, pero no fue eyectada antes de que la actividad volcánica cesara. Durante la erupción, estas chimeneas están abiertas a la superficie, resultando en circulación abierta; en las chimeneas se han encontrado muchos xenolitos de rocas superficiales, e incluso madera y/o fósiles. Las chimeneas volcánicas que llevan diamantes están relacionados estrechamente a las regiones más viejas y frías de la corteza continental (cratones).

CHIMENEA DE KIMBERLITA

El magma en chimeneas volcánicas es generalmente de uno de dos tipos característicos, que se enfrían en diamantíferas, y son usadas como trazadores mineralógicos roca ígnea conocida tanto Kimberlita o lamproita.El magma en sí mismo no contiene diamantes; sin embargo, actúa como un elevador que lleva las rocas formadas en la profundidad (xenolitos), minerales (xenocristos), y fluidos hacia arriba. Estas rocas son característicamente ricas en minerales de olivino,piroxeno, y anfibol, ricos en magnesio que suelen ser alterados a serpentina por el calor y los fluidos durante y después de la erupción. Ciertos minerales indicadores ocurren típicamente en kimberlitas por los prospectores, quienes siguen las huellas del indicador de regreso a la chimenea volcánica que pueden contener diamantes.

Los depósitos de kimberlita son conocidos como suelo azul, por las partes profundamente serpentinizadas de los depósitos, o como suelo amarillo, por la arcilla de esmectita cercana al suelo y carbonato meteorizado y parte oxidada.Una vez que los diamantes han sido transportados a la superficie por el magma en una chimenea volcánica, pueden ser erosionados afuera y distribuidos en un área grande. Una chimenea volcánica que contiene diamantes es conocida como una fuente primaria de diamantes. Las fuentes secundarias de diamantes incluyen a todas las áreas donde hay un número significativo de diamantes, erosionados de su matriz de kimberlita o lamproíta, y acumulados por la acción del agua o el viento. Estos incluyen depósitos aluviales y depósitos existentes en líneas costeras existentes y antiguas, donde los diamantes tienden a acumularse debido a su tamaño y densidad similares. Los diamantes también han sido encontrados rara vez en depósitos dejados atrás por glaciares (notablemente en Wisconsin e Indiana); sin embargo, en contraste con los depósitos aluviales, los depósitos glaciales son menores y, en consecuencia, no son fuentes comerciales viables de diamantes.

Los diamantes se empezaron a utilizar como ornamentación en la época de los romanos y, paralelamente, en la India, y no anteriormente, como otras piedras preciosas y semipreciosas.

Los romanos los encastaban en anillos de hierro, y era un símbolo de poder y de grandeza de cuya posesión pocos

podían vanagloriarse debido a su elevado coste. Debemos intentar imaginar por unos momentos el idealismo de aquellas

civilizaciones que, al encontrar un diamante, no supieran explicar su dureza y la transparencia de esa gema tan

inaudita y rara de encontrar. Para esas civilizaciones y para la nuestra, ha sido y es una de las piedras preferidas y una de

las más carismáticas y hermosas que la naturaleza nos ofrece.

LOS DIAMANTES Y SU PRESENCIA EN LA HISTORIA DE LAS CIVILIZACIONES

Podríamos catalogar la producción de diamantes por fechas como:

Desde el año 800 a.C hasta el 1725 d.C con india y Asia como principales productores de diamantes.

Desde el año 1725 hasta el año 1870 (a partir de los descubrimientosDe yacimientos en Brasil).Sudamérica es el líder en producción deDiamantes.Desde el año 1870 hasta la actualidad ,la hegemonía es de áfrica ,Todo empezó con el inicio del descubrimiento de los yacimientos deKimberley

Biografía Consultada

http://es.wikipedia.org/wiki/Diamante

http://www.allaboutgemstones.com/diamond_mines_golconda.html

http://www.socioscamiper.com/images/biblioteca/el-mundo-de-los-minerales-y-las-gemas-preciosas.pdf