I diamanti sono stati a lungo venerati come uno dei materiali più preziosi e affascinanti noti all'umanità. Che si trovino nel profondo della terra o coltivati in ambienti di laboratorio controllati, queste pietre preziose incarnano bellezza, rarità e lusso.
Tuttavia, l'avvento dei diamanti coltivati in laboratorio negli ultimi anni ha suscitato molto dibattito nel mondo gemologico. Mentre alcune persone si aggrappano ancora all'idea che solo i diamanti naturali abbiano un vero valore, i progressi scientifici hanno dimostrato che i diamanti coltivati in laboratorio sono indistinguibili chimicamente e fisicamente dalle loro controparti naturali.
In questo articolo, approfondiremo gli aspetti scientifici di entrambi i tipi di diamanti, per comparire le loro strutture chimiche, le proprietà fisiche e le composizioni, per comprendere meglio le loro somiglianze e differenze.
Cosa rende un diamante un diamante?
Per iniziare, è essenziale capire cosa rende i diamanti unici a livello molecolare. Sia i diamanti naturali che quelli coltivati in laboratorio sono realizzati in carbonio puro, disposti in una struttura reticolare cristallina nota come struttura cubica di diamanti. Questa disposizione di atomi di carbonio forma una rete di tetraedri, con ogni atomo di carbonio legato a quattro atomi di carbonio vicini in una matrice tridimensionale.
Composizione chimica:
Sia i diamanti naturali che quelli coltivati in laboratorio sono carbonio puro al 100%, ma il modo in cui questo carbonio è disposto e le condizioni in cui si formano variano in modo significativo.
Diamanti naturali:
Questi diamanti si sono formati su miliardi di anni in condizioni di estrema pressione e temperatura nel mantello terrestre. Gli atomi di carbonio si cristallizzano in modo altamente strutturato e il processo è lento, consentendo la creazione di grandi cristalli.
Diamanti coltivati in laboratorio:
D'altra parte, i diamanti coltivati in laboratorio sono prodotti nei laboratori utilizzando metodi come la deposizione di vapore chimico (CVD) o le tecniche di alta temperatura (HPHT) ad alta pressione.
Questi metodi replicano i processi naturali ma si verificano su un tempo molto più breve. I diamanti coltivati in laboratorio hanno la stessa struttura molecolare dei diamanti naturali, motivo per cui sono spesso indicati come 'Fratelli chimici. '
Il processo di formazione: terra vs. laboratorio
Formazione di diamante naturale:
I diamanti naturali sono formati sotto un'intensa pressione geologica a profondità da 140 a 190 chilometri sotto la superficie terrestre. Nel corso di milioni di anni, gli atomi di carbonio sono sottoposti a calore estremo (da circa 1.300 ° C a 1.600 ° C) e pressione (da circa 45 a 60 kilobar). Questo processo lento consente agli atomi di carbonio di legarsi in una disposizione altamente stabile, formando la struttura cristallina che riconosciamo come un diamante.
Il processo di formazione del diamante naturale comporta anche l'introduzione di vari oligoelementi, come l'azoto e il boro, che possono dare ai diamanti i loro colori distintivi. Le impurità di azoto spesso provocano diamanti gialli o marroni, mentre il boro può dare ai diamanti una tonalità blu.
Formazione di diamanti coltivata in laboratorio:
Al contrario, i diamanti coltivati in laboratorio sono prodotti in una frazione del tempo, in genere settimane o mesi, in condizioni di laboratorio controllate. I due metodi principali utilizzati per la creazione di diamanti coltivati in laboratorio sono:
Deposizione di vapore chimico (CVD):
in questo processo, i gas ricchi di carbonio (di solito metano) vengono introdotti in una camera a vuoto in cui gli atomi di carbonio sono eccitati in uno stato plasmatico. Questi atomi si depositano quindi su un substrato, costruendo gradualmente lo strato per strato per formare un cristallo di diamanti.
Alta temperatura ad alta pressione (HPHT):
questo metodo imita le condizioni estreme di pressione e temperatura del mantello terrestre. Un piccolo seme di diamante viene posizionato in una camera con carbonio ed esposto a pressioni di circa 5 GPa e temperature da 1.300 ° C a 1.600 ° C. Questo metodo consente la creazione di diamanti quasi identici alle loro controparti naturali.
Nonostante le differenze nei processi, sia i diamanti naturali che quelli coltivati in laboratorio finiscono con la stessa struttura atomica, rendendoli quasi identici in termini di proprietà fisiche.
Proprietà fisiche: sono davvero gli stessi?
Molti consumatori rimangono scettici sulla qualità e il valore dei diamanti coltivati in laboratorio rispetto a quelli naturali. Tuttavia, dal punto di vista scientifico, entrambi i tipi di diamanti presentano le stesse proprietà fisiche.
Durezza:
Una delle caratteristiche più determinanti dei diamanti è la loro eccezionale durezza. I diamanti sono il materiale naturale più duro conosciuto sulla scala di durezza MOHS, segnando un 10 perfetto. Questa durezza è dovuta ai forti legami covalenti tra gli atomi di carbonio nel reticolo di diamanti. Sia formati nella terra che in un laboratorio, sia i diamanti naturali che quelli coltivati in laboratorio mostrano la stessa durezza, rendendoli altrettanto durevoli e resistenti ai graffi.
Rifrazione leggera:
I diamanti sono famosi per il loro splendore, causato dalla rifrazione della luce attraverso il cristallo. La capacità del diamante di piegare la luce, creando il familiare 'Fire ' o la dispersione dei colori, è il risultato dell'elevato indice di rifrazione e proprietà di dispersione. Queste proprietà sono regolate dalla disposizione degli atomi di carbonio nel reticolo cristallino, che è identico ai diamanti naturali e coltivati in laboratorio.
Densità:
La densità di un diamante è un'altra importante proprietà fisica, che è determinata dalla sua massa e volume. I diamanti naturali e coltivati in laboratorio hanno densità quasi identiche, in genere circa 3,51 g/cm³. Mentre entrambi i diamanti possono contenere oligoelementi o inclusioni, questi non influiscono in modo significativo sulla densità complessiva.
Inclusioni e impurità:
Un'area in cui i diamanti naturali e i diamanti coltivati in laboratorio possono differire è in presenza di inclusioni o impurità. I diamanti naturali spesso contengono inclusioni, che sono piccole imperfezioni formate durante la loro formazione nel profondo della terra.
Queste inclusioni possono essere bolle di gas, minerali o altre particelle intrappolate nel cristallo di diamante. Queste inclusioni sono uniche per ogni diamante e possono essere utilizzate per identificare i diamanti naturali.
I diamanti coltivati in laboratorio, d'altra parte, tendono ad avere meno inclusioni, ma possono presentare determinati modelli di crescita specifici del processo sintetico. Ad esempio, i diamanti coltivati usando il metodo CVD possono visualizzare inclusioni 'Pinpoint ', mentre i diamanti HPHT potrebbero mostrare i motivi 'grana '.
Fratelli chimici: lo stesso ma diverso?
Nonostante le differenze di formazione, la composizione chimica dei diamanti naturali e coltivati in laboratorio è identica. Entrambi i tipi di diamanti sono composti interamente da atomi di carbonio disposti in un reticolo di diamanti. Ciò significa che, a livello molecolare, non c'è distinzione tra i due tipi.
Un'area in cui è possibile fare distinzioni è negli oligoelementi o negli isotopi che si trovano all'interno del diamante. I diamanti naturali contengono spesso variazioni isotopiche, come il carbonio-13 e il carbonio-14, che sono rari nei diamanti coltivati in laboratorio. Inoltre, alcuni elementi di traccia, come l'azoto, possono essere presenti in diverse concentrazioni nei diamanti naturali rispetto a quelli coltivati in laboratorio. Queste differenze, tuttavia, sono in genere rilevabili solo da apparecchiature specializzate e non influiscono sull'aspetto, sulla durata o sul valore del diamante.
Busting del mito: affrontare idee sbagliate comuni
Idea errata n. 1: i diamanti coltivati da laboratorio non sono 'reali ' diamanti
Questo è forse il malinteso più comune sui diamanti coltivati in laboratorio. Mentre è vero che i diamanti coltivati in laboratorio sono creati in un laboratorio piuttosto che presenti in natura, sono ancora identici e fisicamente identici ai diamanti naturali. Il termine 'reale ' può essere fuorviante perché, scientificamente parlando, sia i diamanti naturali che quelli coltivati in laboratorio sono diamanti autentici.
Ideavenzione n. 2: i diamanti coltivati in laboratorio hanno una qualità inferiore
Un altro malinteso è che i diamanti coltivati in laboratorio sono di qualità inferiore rispetto ai diamanti naturali. In realtà, i diamanti coltivati in laboratorio possono essere fatti per avere la stessa chiarezza, colore e peso del carati dei diamanti naturali e, in alcuni casi, possono persino avere meno inclusioni. Inoltre, i diamanti coltivati in laboratorio possono essere prodotti con un livello più elevato di coerenza, che consente un migliore controllo sulle caratteristiche del prodotto finale.
Ideavenzione n. 3: i diamanti coltivati in laboratorio sono meno preziosi
Mentre i diamanti coltivati in laboratorio in genere costano meno delle loro controparti naturali, ciò non significa che siano meno preziosi. I diamanti coltivati in laboratorio possono essere altrettanto durevoli, belli e duraturi come i diamanti naturali. La differenza di prezzo è principalmente dovuta al costo di produzione, che è inferiore per i diamanti coltivati in laboratorio a causa del processo di formazione più breve.
Conclusione: il futuro dei diamanti
Insomma, Diamanti da laboratorio sciolto e diamanti naturali sono veramente 'fratelli chimici, ' che condividono la stessa struttura molecolare e le proprietà fisiche. La differenza principale sta nella loro formazione: uno che si verifica nella terra per milioni di anni, l'altro in un ambiente di laboratorio controllato in una frazione del tempo.
Entrambi i tipi di diamanti offrono la stessa bellezza, durata e genialità, rendendoli ugualmente preziosi, a seconda delle preferenze del consumatore. Mentre la tecnologia alla base dei diamanti coltivati in laboratorio continua ad avanzare, diventeranno senza dubbio un attore più importante nel mercato della pietra preziosa, offrendo ai consumatori un'alternativa etica e sostenibile ai diamanti estratti.
