Kim cương là gì? Những điều thú vị về Kim cương mà bạn chưa biết
Nội dung
1. Kim cương là gì?
Kim cương là gì? Kim cương, một trong hai dạng thù hình quý của carbon (dạng còn lại là than chì), nổi tiếng với độ cứng cực cao và khả năng khúc xạ ánh sáng xuất sắc. Điều này giúp cho kim cương có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và ngành kim hoàn. Với những tính chất vật lý hoàn hảo, kim cương được sử dụng để tạo bề mặt nhám và chỉ có các viên kim cương khác hoặc các tinh thể carbon đặc biệt mới có thể cắt chúng. Điều này đảm bảo rằng kim cương giữ được bề mặt đánh bóng lâu và hiệu quả. Mỗi năm, khoảng 150 triệu cara (tương đương 30.000 kg) kim cương được khai thác với tổng giá trị lên đến 10 tỷ đô la Mỹ. Ngoài ra, cũng có khoảng 100.000 kg kim cương được tạo ra nhân tạo mỗi năm.
2. Kim cương được hình thành như thế nào?
Kim cương được hình thành qua quá trình tự nhiên kéo dài hàng triệu năm trong lớp vỏ trái đất, cách mặt đất khoảng 100 dặm, dưới áp lực và nhiệt độ cực kỳ cao.
Hầu hết các viên kim cương được phát hiện đã di chuyển lên bề mặt Trái đất thông qua các vụ phun trào núi lửa từ sâu trong lòng đất. Trong quá trình này, chúng từ lớp vỏ trái đất bị xé ra và đưa lên bề mặt.
Các khối đá từ lớp vỏ này được gọi là xenoliths và thường chứa các viên đá quý hình thành trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Bằng cách khai thác xenoliths hoặc khai thác đất và trầm tích hình thành từ đá chứa kim cương khi lớp vỏ trái đất thay đổi theo thời gian, con người có thể tìm thấy kim cương.
Sự hình thành của kim cương tự nhiên đòi hỏi điều kiện tiếp xúc với vật liệu carbon chịu áp lực cao, dao động từ 4,41 đến 5,88 triệu tấn (4,5 và 6 GPa), với nhiệt độ từ 900 đến 1.300 °C (1.650 và 2.370 °F).
- Kim cương Moissanite GRA là gì? Kim cương Moissanite có bán lại được không ?
- Hột xoàn là gì? Hột xoàn và kim cương giống nhau hay khác nhau?
3. Cấu trúc hóa học của kim cương
Kim cương được hình thành từ một loại nguyên tử Carbon (C) duy nhất, sắp xếp chặt chẽ trong một khối lập phương gọi là ô cơ bản, có thể tích nhỏ nhất. Với mật độ nguyên tử cao, kim cương có tỷ trọng đặc biệt là 3.52 và độ cứng cao nhất trên thang đo độ cứng Mohs (đạt 10), đứng đầu trong các loại ngọc quý tự nhiên và nhân tạo.
Trong tự nhiên, Carbon để tạo thành kim cương chủ yếu xuất phát từ thực vật và carbonate. Khi chôn vùi dưới đất trong quá trình địa chất, chúng biến đổi thành các dạng khác như than bùn, than đá, than chì, v.v. Khi có đủ điều kiện về nhiệt độ và áp suất, các nguyên tử carbon được nén chặt lại và tạo thành kim cương trong một hệ tinh thể lập phương. Trong cấu trúc lập phương này, các nguyên tử C chiếm vị trí ở các đỉnh và tâm của các mặt vuông, với mỗi ruột ô chứa thêm 4 nguyên tử C.
Cách kết tinh theo hệ lập phương tạo ra một môi trường đẵng hướng, với tốc độ ánh sáng truyền qua tinh thể không thay đổi theo hướng, có chỉ số khúc xạ là 2.417. Trong kim cương, chiết suất này thường không đổi, nhưng cũng có thể gặp phải hiện tượng lưỡng chiết suất bất thường ở một số điểm trong môi trường tinh thể. Điều này có thể quan sát thông qua hiện tượng tắt hoàn toàn ánh sáng khi sử dụng hai nicol vuông góc với nhau, tuy nhiên, ở một số điểm, ánh sáng vẫn không tắt hoàn toàn do sự độc lập của hướng lưỡng chiết suất.
4. Tính chất vật lý của kim cương
Kim cương có những tính chất vật lý đặc biệt như sau:
- Độ cứng: Kim cương là vật liệu cứng nhất tự nhiên trên Trái Đất, đạt độ cứng tối đa 10 trên thang đo độ cứng Mohs. Điều này có nghĩa là chỉ có kim cương mới có thể làm hỏng hoặc cắt được kim cương.
- Tính khúc xạ: Kim cương có khả năng khúc xạ ánh sáng rất cao, làm cho nó trở thành một trong những loại đá quý sáng nhất. Ánh sáng khi đi qua kim cương thường bị phản chiếu và phân tán, tạo ra hiệu ứng lấp lánh.
- Mật độ: Kim cương có mật độ khá lớn, với tỷ trọng khoảng 3.52, làm cho nó có trọng lượng nặng đối với kích thước của nó.
- Dẫn nhiệt: Kim cương dẫn nhiệt rất tốt, vượt trội so với các vật liệu khác. Điều này có nghĩa là kim cương có thể truyền nhiệt nhanh chóng từ một điểm đến điểm khác.
- Dẫn điện: Mặc dù kim cương làm từ carbon, một nguyên tố không dẫn điện, nhưng trong một số trường hợp, kim cương có thể dẫn điện do sự pha loãng của các tạp chất hoặc các khuyết tật trong cấu trúc tinh thể.
- Ứng dụng công nghiệp: Do tính chất cứng và khả năng chịu mài mòn cao, kim cương được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong các ứng dụng cắt và mài như trong công nghệ chế tạo và cắt gọt kim loại.
5. Có bao nhiêu loại hột xoàn
Theo mặt kỹ thuật
Theo phân loại kỹ thuật, kim cương được chia thành hai loại chính: loại I (chứa tạp chất nitơ) và loại II (không chứa tạp chất nitơ).
Trong mỗi loại này, hột xoàn có thể được phân thành năm loại phụ:
- Loại Ia: Chiếm phần lớn kim cương tự nhiên trên thế giới, chứa nguyên tử nitơ tập trung. Thường có màu sắc từ không màu đến có màu nhạt và thể hiện huỳnh quang màu xanh lam.
- Loại Ib: Rất hiếm và chỉ chiếm ít hơn 0,1% kim cương tự nhiên. Cũng chứa tạp chất nitơ nhưng các nguyên tử nitơ nằm rải rác và cô lập, tạo ra màu sắc đậm hơn.
- Loại IIa: Gần như không chứa tạp chất có thể đo lường được (không có nitơ hoặc boron) và được coi là loại tinh khiết nhất. Thường có màu trắng băng và không có huỳnh quang.
- Loại IIb: Rất hiếm và chỉ chiếm ít hơn 0,1% kim cương tự nhiên. Chứa tạp chất boron thay vì nitơ, thường tạo ra màu xanh lam hoặc xám và có khả năng dẫn điện.
Theo hình dạng
Các dạng hình của kim cương bao gồm:
- Hình tròn (Round Brilliant): Phổ biến nhất và chiếm đến 75% kim cương bán ra trên thế giới.
- Hình chữ nhật xếp tầng (Emerald): Tinh khiết và ít lấp lánh hơn các dạng khác.
- Hình hạt thóc (Marquise): Tạo cảm giác thon gọn và thường được sử dụng cho nhẫn kim cương.
- Hình vuông hoặc chữ nhật góc nhọn (Princess): Thích hợp cho nhẫn cưới.
- Hình bầu dục (Oval): Phản quang tốt và lấp lánh.
- Hình trái tim (Heart): Biểu tượng của tình yêu và phải đối xứng để trông hoàn hảo.
- Hình trái lê/ giọt lệ (Pear): Kết hợp giữa hình tròn và hình hạt thóc.
- Hình vuông cắt góc (Asscher): Lấp lánh hơn Emerald.
- Hình chữ nhật tròn góc (Cushion): Giống như chiếc gối với các cạnh cong mịn.
Phân loại theo đá quý
Có bốn loại kim cương từ quan điểm đá quý:
- Kim cương tự nhiên: Là những viên kim cương tiêu chuẩn được tạo ra và khai thác tự nhiên từ lòng đất. Chúng thường là những viên kim cương trắng được bán trong các cửa hàng bán lẻ.
- Kim cương đã qua xử lý: Là những viên kim cương tự nhiên ban đầu có màu sắc hoặc độ trong kém. Chúng được cải tiến nhân tạo để trông đẹp hơn thông qua các quy trình như trám vết nứt, khoan bằng laser hoặc xử lý màu HPHT.
- Kim cương có màu sắc tự nhiên: Đây là những viên kim cương có hầu hết mọi màu sắc có thể tưởng tượng được, nhưng chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong sản lượng kim cương toàn cầu. Một số màu hiếm nhất và được săn đón nhiều nhất bao gồm hồng, xanh, đỏ và cam, với giá có thể rất cao.
- Kim cương nhân tạo: Là những viên kim cương được tạo ra ở quy mô thương mại trong phòng thí nghiệm. Chúng đã thu hút sự chú ý của người tiêu dùng vì giá cả phải chăng và có thể có nhiều kích cỡ carat và màu sắc khác nhau.
6. Công dụng của kim cương trong đời sống thường ngày
Kim cương có nhiều công dụng trong đời sống thường ngày, bao gồm:
- Trang sức: Kim cương được sử dụng để làm trang sức như nhẫn, dây chuyền, vòng cổ, và bông tai, làm tôn lên vẻ đẹp và sang trọng cho người đeo.
- Điện tử: Kim cương được sử dụng trong lĩnh vực điện tử với vai trò là tấm tản nhiệt cho các thiết bị như diode laser, transistor, chip bán dẫn, giúp nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của các thiết bị này.
- Công nghiệp: Hột xoàn kim cương được sử dụng trong công nghiệp chế tạo máy móc và dụng cụ cắt như đầu mũi khoan, lưỡi cưa, và bột mài, nhờ vào độ cứng và độ bền cao của chúng.
- Y tế: Kim cương có thể được sử dụng trong một số ứng dụng y tế như làm phần cắt của dụng cụ phẫu thuật hoặc làm vật liệu chịu nhiệt trong một số thiết bị y tế.
- Quang học: Kim cương tổng hợp được sử dụng trong các ứng dụng quang học như làm phần cắt của laser hoặc đầu ra của các thiết bị quang học công suất lớn.
- Khoáng sản và đầu tư: Kim cương cũng được sử dụng như một loại đầu tư và được giao dịch trên thị trường kim cương quốc tế.
7. Tiêu chí đánh giá chất lượng kim cương
Tiêu chí đánh giá chất lượng kim cương thường bao gồm các yếu tố sau:
4C’s:
Là một hệ thống đánh giá bao gồm:
- Carat Weight (Trọng lượng Carat): Đo lường trọng lượng của kim cương.
- Cut (Cắt): Đánh giá về cách mà kim cương được cắt và mài để tạo ra ánh sáng và lấp lánh.
- Color (Màu sắc): Đo lường mức độ màu sắc của kim cương từ trắng trong suốt đến màu sắc rõ ràng.
- Clarity (Sự trong suốt): Đánh giá mức độ bao nhiêu tạp chất tồn tại bên trong hoặc bên ngoài kim cương.
Symmetry (Đối xứng):
- Đánh giá xem việc cắt và mài kim cương có đối xứng và đồng đều không.
Fluorescence (Huỳnh quang):
- Xem xét mức độ huỳnh quang mà kim cương phát ra khi được chiếu ánh sáng UV.
Luster (Bóng loáng):
- Đánh giá mức độ bóng loáng và lấp lánh của bề mặt kim cương.
Proportion (Tỷ lệ):
- Đánh giá tỷ lệ giữa các phần của hột xoàn, bao gồm tỷ lệ chiều dài và chiều rộng.
Inclusions (Tạp chất):
- Xem xét về sự hiện diện và vị trí của tạp chất bên trong kim cương.
Durability (Độ bền):
- Đánh giá về độ cứng và độ bền của kim cương trước những tác động từ môi trường và sử dụng hàng ngày.
