2. Nombre: Henry M. Arboleda Herrera
Componente: Computación
Paralelo: “C”
Fecha: 14-01-2015
UNIVERSIDAD TECNICA
PARTICULAR DE LOJA
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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.
7. 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
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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).
20. 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.
21. 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.
22. 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
23. 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.
24. Desde el año 1725 hasta el año 1870 (a partir de los descubrimientos
De yacimientos en Brasil).Sudamérica es el líder en producción de
Diamantes.
Desde el año 1870 hasta la actualidad ,la hegemonía es de áfrica ,
Todo empezó con el inicio del descubrimiento de los yacimientos de
Kimberley
