Kim cương là một khoáng chất hiếm được mệnh danh là vị vua của đá quý, chúng có độ cứng rất cao, sở hữu vẻ đẹp vượt thời gian và có giá trị cao về mặt kinh tế. Vậy kim cương là gì? Công thức hóa học của kim cương như thế nào? Kim cương có những tính chất vật lý gì,…
Hãy cùng mayruaxegiadinh.com.vn tìm hiểu về kim cương – loại khoáng sản mà ai cũng mơ ước được sở hữu này trong bài viết dưới đây nhé!
Contents
Kim cương là gì?
Kim cương là một trong hai dạng thù hình đặc trưng nhất của Carbon, dạng còn lại là than chì; là loại khoáng chất hiếm được hình thành sâu trong lòng đất và được biết đến nhiều nhất trong hệ thống kim loại, đá quý bởi vẻ đẹp lung linh, độ cứng cao và giá trị kinh tế mà nó đem lại.
Hơn nữa, khả năng quang học ở kim cương cực tốt do đó chúng được ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong ngành kim hoàn đối với những viên kim cương chất liệu tốt.
Kim cương được đánh giá là một khoáng chất hiếm sở hữu những tính chất vật lý hoàn hảo đồng thời là những vật liệu tốt để tạo ra các bề mặt nhám bởi chúng có khả năng giữ bề mặt đánh bóng rất tốt trong một khoảng thời gian rất lâu.
“Kim cương” là tên gọi được bắt nguồn từ tiếng Hán có nghĩa là kim loại cứng, còn có tên là “admas” ở Hy Lạp nghĩa là “không thể phá huỷ”. Từ xa xưa. những người cổ đại đã tìm ra được kim cương và biết sử dụng chúng để tạo ra những mũi khoan.
Đặc biệt, ở Ấn Độ cách đây khoảng 2500 năm thì kim cương đã được người dân sưu tầm như một loại đá quý và ứng dụng vào việc trang trí những biểu tượng tôn giáo của họ.
Tuy nhiên, những viên kim cương trở nên phổ biến thực sự khi mà kỹ thuật cắt cũng như đánh bóng vào thế kỷ 19 đạt tới một trình độ mới, khi mà nền kinh tế xã hội thực sự phát triển, con người bắt đầu có của ăn của để.
Lúc này, những nhà kim hoàn bắt đầu tung ra những chiến dịch quảng cáo rầm rộ cho loại đá quý hiếm này nhằm hướng người dùng đến nhu cầu làm đẹp của những đồ trang sức được làm từ kim cương.
Công thức hóa học của kim cương
Kim cương được cấu tạo bằng duy nhất một loại nguyên tử Carbon (ký hiệu: C), các nguyên tử C này được sắp xếp khít nhau trong một khối lập phương được gọi là ô cơ bản có thể tích nhỏ nhất.
Kim cương có độ cứng cao (độ cứng Mohs = 10) cũng bởi mật độ các nguyên tử cấu tạo lên tương đối cao có tỷ trọng SG = 3.52 và được đánh giá là có độ cứng đứng đầu trong các loại ngọc quý cả tự nhiên lẫn nhân tạo. Do đó, kim cương chỉ bị cắt bởi những viên kim cương khác có chứa những tinh thể carbon dạng ADNR hay dạng lồng.
Nguồn carbon để hình thành kim cương trong tự nhiên chủ yếu xuất hiện ở thực vật và carbonate.
Khi bị vùi lấp, các nguyên tử Carbon biến thành than chì, than đá hay bùn,… trong quá trình địa chất sau đó chúng được nén khít dần với nhau trong hệ tinh thể lập phương (các đỉnh, tâm các mặt vuông là các nguyên tử C và có 4 nguyên tử C trong ruột) khi môi trường hội tụ đủ điều kiện về nhiệt độ và áp suất từ đó tạo thành kim cương.
Tính chất vật lý của kim cương
Độ cứng
Kim cương có độ cứng là 10/10 trong thang độ cứng Mohs cho các khoáng vật, là chất cứng nhất được tìm thấy đến thời điểm hiện tại trong cả tự nhiên lẫn nhân tạo. Đây là đặc điểm vật lý đặc trưng nhất để nhận biết kim cương, bởi vậy người ta mới gọi tên là “kim cương” nghĩa là “kim loại cứng”.
Người ta đã tìm thấy ở vùng New England của bang New South Wales (Úc) những viên kim cương tuy nhỏ nhưng được đánh giá là cứng nhất trong các loại kim cương và nó được ứng dụng vào việc đánh bóng những viên kim cương khác.
Quá trình hình thành sẽ quyết định đến độ cứng khác nhau của những viên kim cương. Độ cứng của những viên kim cương được hình thành một lần sẽ cao hơn so với những viên kim cương được hình thành từ nhiều lần.
Mặc dù chúng đều là kim cương nhưng có tính chất độ cứng như này là bởi những viên kim cương được hình thành nhiều lần thường sẽ có những vết, những lớp sau mỗi giai đoạn và những điểm đứt quãng này trong cấu trúc của nó khiến độ cứng bị giảm đi.
Trong số hơn 3.000 mẫu khoáng vật mà con người biết đến thì nó được đánh giá mang giá trị cao nhất. Tính chất rắn của kim cương được ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp từ rất lâu, nó được dùng với vai trò để đánh bóng, cắt mọi bề mặt hay cắt chính những viên kim cương khác hoặc có thể làm mũi khoan, lưỡi cưa hay bột mài,… hay khắc chữ.
Độ cứng của kim cương giúp nó luôn giữ độ sáng bóng qua thời gian bởi nó chỉ có thể bị làm trầy bởi một viên kim cương khác mà thôi. Do đó, kim cương phù hợp hơn trong vai trò là những món trang sức và phù hợp diện cùng với mọi trang phục kể cả thường ngày bởi độ bền của nó.
Độ giòn
Các viên kim cương có độ giòn được đánh giá chỉ đạt ngưỡng trung bình. Kim cương cũng có thể bị vỡ trong quá trình sử dụng bởi cấu trúc của nó dễ bị phá vỡ do khả năng chống chịu của nó kém.
Màu sắc
Kim cương thiên nhiên thường có rất nhiều màu sắc bởi những tạp chất lẫn trong chúng đặc biệt Nitơ là nguyên nhân tạo lên những sắc màu rực rỡ cho chúng. Kim cương có thể không màu nhưng cũng có thể có màu hồng, đỏ, nâu, tím, vàng, xanh dương, xanh lá cây, cam và cả đen.
Độ bền nhiệt độ
Kim cương có thể bị phân hủy ở áp suất khí quyển 1atm bởi lúc này kim cương không ổn định sẽ mang tính chất tương tự như than chì nên cấu trúc của nó dễ dàng bị phá hủy và bị phân hủy một cách nhanh chóng. Đặc biệt, trong điều kiện có đủ oxy với mức nhiệt khoảng 800℃ kim cương cũng có thể bị cháy.
Tuy nhiên, kim cương chỉ có thể bị biến thành than chì ở môi trường nhiệt độ và áp suất bình thường với điều kiện thời gian tương đương với khoảng thời gian để vũ trụ được hình thành cho đến nay, khoảng 15 tỷ năm.
Tính chất quang học
Trang sức kim cương trở nên hấp dẫn phần lớn do kim cương có thể tạo những tia ánh sáng màu sắc từ những tia sáng trắng. Đây chính là khả năng tán sắc tốt của kim cương bởi khi tương tác với bước sóng ánh sáng kim cương có chiết suất biến đổi cực nhanh.
Độ lấp lánh của viên kim cương thường được miêu tả là “adamantine”, đặc trưng của những ánh sáng có tác động lên viên kim cương đó.
Tính dẫn nhiệt
Khả năng dẫn nhiệt gần như là hoàn hảo bởi sự liên kết chặt chẽ trong cấu trúc tinh thể của kim cương.
Kim cương hình thành như thế nào?
Nguồn gốc của kim cương không xuất phát từ bề mặt Trái Đất mà chúng được hình thành khoảng 100 dặm bên dưới bề mặt của Trái Đất khi mà lớp vỏ của Trái Đất ở nhiệt độ cao và xảy ra áp lực bề mặt.
Các viên kim cương được phát hiện hầu hết đã được chuyển đến bề mặt Trái Đất do tác động của các vụ phun trào núi lửa từ sâu trong lòng đất. Những vụ phun trào này bắt đầu trong lớp phủ vỏ Trái Đất (mantle), chúng xé ra những mảnh đá lớp phủ trên đường chúng đi lên và kèm theo những viên kim cương.
Những khối được đưa lên này chứa những viên kim cương được hình thành ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao của lớp phủ gọi là xenoliths. Vì vậy, người ta khai thác đá có chứa xenoliths để tìm kiếm kim cương hoặc có thể tìm kim cương bằng cách khai thác đất và trầm tích khi mà đá kim cương bị cuốn trôi lên bề mặt trong quá trình thay đổi của lớp vỏ Trái Đất theo thời gian.
Một số viên kim cương được hình thành có thể là tại vị trí va chạm của các tiểu lục địa hoặc tại vùng hút chìm trong điều kiện nhiệt độ hoặc áp suất cao. Một số viên kim cương khác thì được cho là được chuyển đến Trái Đất nhờ nằm trong các thiên thạch. Thế nhưng, không có bất kỳ mỏ kim cương thương mại nào được phát triển từ những nguồn gốc nêu trên cho đến hiện nay cả.
Phân biệt kim cương tự nhiên và kim cương nhân tạo
Ngoài kim cương tự nhiên, kim cương nhân tạo cũng được sử dụng phổ biến hiện nay nhưng kim cương tự nhiên thì luôn có giá trị cao hơn gấp nhiều lần so với kim cương nhân tạo. Đồng nghĩa với việc mọi người có cơ hội được sử dụng kim cương cũng như có nhiều lựa chọn trong việc mua trang sức kim cương.
Tuy nhiên, nếu không có kiến thức về kim cương, bạn rất có thể bị lừa mua phải kim cương nhân tạo nhưng lại phải rút hầu bao bằng giá trị kim cương tự nhiên. Cùng tham khảo một vài gợi ý dưới đây để có thể nhận biết kim cương tự nhiên một cách dễ dàng nhé!
Sử dụng thí nghiệm sương mù bằng cách hà hơi:
Bề mặt kim cương tự nhiên sẽ không tạo ra lớp sương mù bởi kim cương không giữ nhiệt. Đồng nghĩa với việc khi bạn hà hơi vào viên kim cương bạn muốn thử nếu xuất hiện lớp sương mù khoảng vài giây trên bề mặt thì đó là viên kim cương nhân tạo.
Kiểm tra độ phát sáng:
Kim cương sẽ phát ra huỳnh quang màu xanh nếu đặt nó dưới ánh sáng tia cực tím bởi vậy dụng cụ chiếu tia UV sẽ rất cần thiết với bạn trong trường hợp này.
Dưới tác dụng của tia UV, nếu viên kim cương chuyển sang ánh sáng không phải màu xanh hoặc chuyển màu khác thì đó là kim cương nhân tạo. Và khi xuất hiện ánh sáng màu xanh thì đó mới chính là kim cương tự nhiên.
Sử dụng cuốn sách có chữ rồi đặt viên kim cương lên phía trên:
Nếu bạn có thể nhìn được rõ nét những dòng chữ trên cuốn sách tuy có thể chữ hơi bị xiêu vẹo do hiệu ứng ánh sáng thì đó là kim cương nhân tạo. Và ngược lại, nếu hình ảnh bị mờ thì đó là kim cương tự nhiên do cấu trúc phức tạp của kim cương hoặc đơn giản là ánh sáng truyền qua bị cản trở bởi tạp chất phức tạp chưa trong kim cương.
Dùng kính lúp:
Những viên kim cương tự nhiên thường có một vài khuyết điểm nhỏ hoặc chứa tạp chất bên trong, giác cắt rất sắc sảo, sắc cạnh bạn có thể nhìn rõ được thông qua kính lúp. Và ngược lại, đối với những viên có cạnh tròn, không sắc và không có khuyết điểm nào thì là kim cương nhân tạo.
Một số câu hỏi về kim cương thường gặp
Kim cương có dẫn điện không?
Mọi kim cương đều là chất cách điện tốt ngoại trừ kim cương xanh dương bởi tất cả các loại kim cương đều chứa loại tạp chất cách điện, chỉ có kim cương dương mới chứa loại tạp chất dẫn điện.
Tuy nhiên, một số kim cương xanh dương có thể không chứa tạp chất dẫn điện như được tìm thấy ở Úc và những kim cương xanh dương này thì không dẫn điện.
Kim cương là kim loại hay phi kim?
Vì kim loại không có tính dẫn điện nên theo như đánh giá đầu tiên, kim cương không thuộc dòng kim loại. Nếu dựa theo Bảng nguyên tố hóa học thì kim cương thuộc dòng Phi kim bởi thành phần cấu tạo lên Kim cương là Carbon – nguyên tố thuộc dòng phi kim trong bảng tuần hoàn.
Hơn nữa, phi kim không có tính dẫn điện điều này hoàn toàn phù hợp với kết cấu cũng như tính chất vật lý của kim cương, phản ảnh đúng tính chất của kim cương trong quá trình sử dụng. Do đó, ta có thể kết luận kim cương là phi kim, không phải là kim loại.
Cắt kim cương bằng kim loại nào?
Kim loại thông thường không thể cắt được kim cương bởi vậy người ta cần phải sử dụng một lưới cắt bằng kim cương thì mới có thể cắt thành công. Lý do là vì kim cương rất cứng, cứng nhất trong tự nhiên và cả nhân tạo, ta chỉ có thể sử dụng nó để có cắt nét và định hình kim cương theo những hình dạng mà cá nhân mong muốn.
Những ai nên đeo kim cương?
Bất kể ai cũng có thể đeo được kim cương bởi kim cương có rất nhiều màu sắc khác nhau phù hợp với nhiều cung mệnh để mang đến tài lộc, may mắn cho chủ nhân từ không màu, màu xanh dương, xanh lá cây, hồng, tía, vàng, nâu, đỏ, cam và cả đen,…
Lời kết
Người ta thường có câu “áp lực tạo ra kim cương” hàm ý muốn có được thành công, kết quả đẹp như những viên kim cương thì cần phải trải qua những khó khăn trong cuộc sống. Câu nói đủ cho ta thấy rằng giá trị của kim cương được coi trọng như thế nào.
Bài viết trên vừa tổng hợp lại những kiến thức cơ bản về kim cương – một khoáng chất quý giá trong tự nhiên. Qua những tính chất, những ứng dụng thực tế của kim cương hy vọng quý bạn đọc đã hiểu kim cương là gì. Hãy để lại bình luận nếu bạn còn bất kỳ câu hỏi nào cần được giải đáp về loại đá quý hiếm kim cương này nhé!
