Elmas
| Elmas ⓘ | |
|---|---|
 Matris içindeki bu kaba elmas kristalinin hafif şekilsiz oktahedral şekli mineralin tipik özelliğidir. Parlak yüzeyleri de bu kristalin birincil bir yataktan geldiğini göstermektedir. | |
| Genel | |
| Kategori | Yerli mineraller |
| Formül (tekrar eden birim) | C |
| IMA sembolü | Dia |
| Strunz sınıflandırması | 1.CB.10a |
| Dana sınıflandırması | 1.3.6.1 |
| Kristal sistemi | Kübik |
| Kristal sınıfı | Hekzoktahedral (m3m) H-M sembolü: (4/m 3 2/m) |
| Uzay grubu | Fd3m (No. 227) |
| Yapı | |
| Jmol (3D) | İnteraktif görüntü |
| GÜLÜMSEMELER C1(C2(C7))C3(C89)C(C4(C0))C5CC1C(C1)C(C5(C5))C36C3(C21)C(C78)C(C1)C(C90)C6(C54)CC1C3 (SMILES girişi yalnızca Önizleme'de gösterilir. SMILES, Jmol 3D görüntüsünü oluşturmak için kullanılır). | |
| Tanımlama | |
| Formül kütlesi | 12,01 g/mol |
| Renk | Tipik olarak sarı, kahverengi veya gri ila renksiz. Daha az sıklıkla mavi, yeşil, siyah, yarı saydam beyaz, pembe, menekşe, turuncu, mor ve kırmızı. |
| Kristal alışkanlığı | Oktahedral |
| Eşleştirme | Spinel yasası yaygın ("macle" verir) |
| Yarık | 111 (dört yönde mükemmel) |
| Kırılma | Düzensiz/Düzensiz |
| Mohs ölçeği sertliği | 10 (mineral tanımlama) |
| Parlaklık | Adamantine |
| Streak | Renksiz |
| Diaphaneity | Şeffaf ila yarı şeffaf ila yarı saydam |
| Özgül ağırlık | 3.52±0.01 |
| Yoğunluk | 3,5-3,53 g/cm3 3500-3530 kg/m3 |
| Cila parlaklığı | Adamantine |
| Optik özellikler | İzotropik |
| Kırılma indisi | 2.418 (500 nm'de) |
| Birefringence | Hiçbiri |
| Pleokroizm | Hiçbiri |
| Dağılım | 0.044 |
| Erime noktası | Basınca bağlı |
| Referanslar | |
Elmas, karbon elementinin katı bir formudur ve atomları elmas kübik adı verilen kristal bir yapıda düzenlenmiştir. Oda sıcaklığı ve basıncında, grafit olarak bilinen başka bir katı karbon formu, karbonun kimyasal olarak kararlı formudur, ancak elmas buna son derece yavaş dönüşür. Elmas, herhangi bir doğal malzemenin en yüksek sertliğine ve termal iletkenliğine sahiptir; bu özellikler kesme ve parlatma aletleri gibi büyük endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Elmas örs hücrelerinin malzemeleri Dünya'nın derinliklerinde bulunan basınçlara maruz bırakabilmesinin nedeni de budur. ⓘ
Elmastaki atomların dizilişi son derece katı olduğundan, az sayıda safsızlık türü elması kirletebilir (iki istisna bor ve azottur). Az sayıda kusur veya safsızlık (kafes atomlarının milyonda biri kadar) elması mavi (bor), sarı (nitrojen), kahverengi (kusurlar), yeşil (radyasyona maruz kalma), mor, pembe, turuncu veya kırmızıya boyar. Elmas ayrıca çok yüksek bir kırılma indisine ve nispeten yüksek bir optik dağılıma sahiptir. ⓘ
Çoğu doğal elmasın yaşı 1 milyar ila 3,5 milyar yıl arasındadır. Çoğu, Dünya'nın mantosunda 150 ila 250 kilometre (93 ila 155 mil) derinlikte oluşmuştur, ancak birkaçı 800 kilometre (500 mil) kadar derinden gelmiştir. Yüksek basınç ve sıcaklık altında karbon içeren sıvılar çeşitli mineralleri çözmüş ve bunların yerini elmaslar almıştır. Çok daha yakın zamanlarda (yüzlerce ila on milyon yıl önce), volkanik patlamalarla yüzeye taşınmış ve kimberlit ve lamproit olarak bilinen magmatik kayalarda birikmişlerdir. ⓘ
Sentetik elmaslar yüksek basınç ve sıcaklıklar altında yüksek saflıkta karbondan veya kimyasal buhar biriktirme (CVD) yoluyla hidrokarbon gazlarından üretilebilir. Taklit elmaslar da kübik zirkonya ve silisyum karbür gibi malzemelerden yapılabilir. Doğal, sentetik ve taklit elmaslar en yaygın olarak optik teknikler veya termal iletkenlik ölçümleri kullanılarak ayırt edilir. ⓘ
Elmasın saf karbon olduğu ilk olarak Fransız kimyacı Lavoisier tarafından keşfedilmiştir. Lavoisier, elması yakmış ve yanma gazının sadece karbondioksit olduğunu görünce elmasın karbon olduğu hükmüne varmıştır. ⓘ
Özellikler
Elmas, atomları bir kristal içinde düzenlenmiş saf karbonun katı bir formudur. Katı karbon, kimyasal bağ türüne bağlı olarak allotrop olarak bilinen farklı formlarda bulunur. Saf karbonun en yaygın iki allotropu elmas ve grafittir. Grafitte bağlar sp2 orbital melezleridir ve atomlar, her biri 120 derece aralıklı üç en yakın komşuya bağlı düzlemler halinde oluşur. Elmasta bağlar sp3'tür ve atomlar her biri en yakın dört komşuya bağlı dörtyüzlüler oluşturur. Tetrahedra serttir, bağlar güçlüdür ve bilinen tüm maddeler arasında elmas birim hacim başına en fazla atom sayısına sahiptir, bu yüzden hem en sert hem de en az sıkıştırılabilir olanıdır. Ayrıca doğal elmaslarda metreküp başına 3150 ila 3530 kilogram (suyun yoğunluğunun üç katından fazla) ve saf elmasta 3520 kg/m3 arasında değişen yüksek bir yoğunluğa sahiptir. Grafitte, en yakın komşular arasındaki bağlar daha da güçlüdür, ancak paralel bitişik düzlemler arasındaki bağlar zayıftır, bu nedenle düzlemler birbirlerinin yanından kolayca geçer. Bu nedenle grafit elmastan çok daha yumuşaktır. Bununla birlikte, daha güçlü bağlar grafiti daha az yanıcı hale getirir. ⓘ
Elmaslar, malzemenin olağanüstü fiziksel özellikleri nedeniyle birçok kullanım için benimsenmiştir. En yüksek termal iletkenliğe ve en yüksek ses hızına sahiptir. Düşük yapışma ve sürtünmeye sahiptir ve termal genleşme katsayısı son derece düşüktür. Optik şeffaflığı uzak kızılötesinden derin morötesine kadar uzanır ve yüksek optik dağılıma sahiptir. Ayrıca yüksek elektrik direncine sahiptir. Kimyasal olarak inerttir, çoğu aşındırıcı madde ile reaksiyona girmez ve mükemmel biyolojik uyumluluğa sahiptir. ⓘ
Termodinamik
Grafit ve elmas arasındaki geçiş için denge basıncı ve sıcaklık koşulları teorik ve deneysel olarak iyi bir şekilde belirlenmiştir. Denge basıncı, 0 K'de 1,7 GPa ile 5000 K'de 12 GPa (elmas/grafit/sıvı üçlü noktası) arasında basınçla doğrusal olarak değişir. Bununla birlikte, fazlar bu çizgi etrafında bir arada bulunabilecekleri geniş bir bölgeye sahiptir. Normal sıcaklık ve basınçta, 20 °C (293 K) ve 1 standart atmosferde (0,10 MPa), karbonun kararlı fazı grafittir, ancak elmas metastabildir ve grafite dönüşüm oranı ihmal edilebilir düzeydedir. Bununla birlikte, yaklaşık 4500 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda elmas hızla grafite dönüşür. Grafitin elmasa hızlı dönüşümü denge çizgisinin çok üzerinde basınçlar gerektirir: 2000 K'de 35 GPa'lık bir basınca ihtiyaç vardır. ⓘ
Grafit-elmas-sıvı karbon üçlü noktasının üzerinde, elmasın erime noktası artan basınçla yavaşça artar; ancak yüzlerce GPa'lık basınçlarda azalır. Yüksek basınçlarda, silikon ve germanyum BC8 gövde merkezli kübik kristal yapıya sahiptir ve yüksek basınçlarda karbon için de benzer bir yapı öngörülmektedir. 0 K'de geçişin 1100 GPa'da gerçekleşeceği tahmin ediliyor. ⓘ
Nature Physics adlı bilimsel dergide 2010 yılında yayınlanan bir makalede yer alan araştırma sonuçları, çok yüksek basınç ve sıcaklıklarda (yaklaşık 10 milyon atmosfer veya 1 TPa ve 50.000 °C) elmasın eriyerek metalik bir sıvıya dönüştüğünü göstermektedir. Bunun gerçekleşmesi için gereken aşırı koşullar buz devleri Neptün ve Uranüs'te mevcuttur. Her iki gezegen de yaklaşık yüzde 10 karbondan oluşur ve varsayımsal olarak sıvı karbon okyanusları içerebilir. Büyük miktarlarda metalik sıvı manyetik alanı etkileyebileceğinden, bu durum iki gezegenin coğrafi ve manyetik kutuplarının neden aynı hizada olmadığının bir açıklaması olabilir. ⓘ
Kristal yapı
Elmasın en yaygın kristal yapısı elmas kübik olarak adlandırılır. Birbirine istiflenmiş birim hücrelerden (şekle bakınız) oluşur. Şekilde 18 atom olmasına rağmen, her köşe atomu sekiz birim hücre tarafından paylaşılır ve bir yüzün merkezindeki her atom iki tarafından paylaşılır, bu nedenle birim hücre başına toplam sekiz atom vardır. Birim hücrenin her bir kenarının uzunluğu a ile gösterilir ve 3.567 angstromdur. ⓘ
Elmas kafesindeki en yakın komşu mesafesi 1,732a/4'tür, burada a kafes sabitidir ve genellikle Angstrøms cinsinden a = 3,567 Å, yani 0,3567 nm olarak verilir. ⓘ
Elmas kübik kafes, biri kübik hücre boyunca köşegenin 1⁄4'ü kadar yer değiştirmiş iki iç içe geçmiş yüz merkezli kübik kafes veya her kafes noktasıyla ilişkili iki atomlu bir kafes olarak düşünülebilir. Bir <1 1 1> kristalografik yönden bakıldığında, tekrar eden bir ABCABC ... deseninde istiflenmiş katmanlardan oluşur. Elmaslar ayrıca altıgen elmas veya lonsdaleit olarak bilinen bir ABAB ... yapısı da oluşturabilir, ancak bu çok daha az yaygındır ve kübik karbondan farklı koşullar altında oluşur. ⓘ
Kristal alışkanlığı
Elmaslar en sık euhedral veya yuvarlak oktahedra ve makle olarak bilinen ikiz oktahedra olarak ortaya çıkar. Elmasın kristal yapısı atomların kübik bir düzenine sahip olduğundan, küp, oktahedron, eşkenar dörtgen, tetrakis hexahedron veya disdyakis dodecahedrona ait birçok fasete sahiptirler. Kristaller yuvarlatılmış ve belirgin olmayan kenarlara sahip olabilir ve uzatılabilir. Elmaslar (özellikle yuvarlak kristal yüzlü olanlar) genellikle opak sakız benzeri bir deri olan nyf ile kaplanmış olarak bulunur. ⓘ
Bazı elmaslar opak lifler içerir. Lifler şeffaf bir alt tabakadan büyüyorsa opak, kristalin tamamını kaplıyorsa lifli olarak adlandırılırlar. Renkleri sarıdan yeşile veya griye kadar değişir, bazen bulut benzeri beyazdan griye safsızlıklar içerir. En yaygın şekilleri kübiktir, ancak oktahedra, dodecahedra, makle veya birleşik şekiller de oluşturabilirler. Yapı, boyutları 1 ila 5 mikron arasında değişen çok sayıda safsızlığın sonucudur. Bu elmaslar muhtemelen kimberlit magmasında oluşmuş ve uçucu maddeleri örneklemiştir. ⓘ
Elmaslar ayrıca polikristalin agregatlar da oluşturabilir. Bunları boart, ballas, stewartite ve framesite gibi isimlerle gruplara ayırma girişimleri olmuştur, ancak yaygın olarak kabul edilmiş bir kriter seti yoktur. Elmas tanelerinin sinterlendiği (ısı ve basınç uygulanarak eritilmeden kaynaştırıldığı) bir tür olan karbonado siyah renklidir ve tek kristal elmastan daha serttir. Volkanik bir kayaçta hiç gözlemlenmemiştir. Kökeni için bir yıldızda oluşumu da dahil olmak üzere birçok teori vardır, ancak fikir birliği yoktur. ⓘ
Mekanik
Sertlik
Elmas hem Vickers ölçeğinde hem de Mohs ölçeğinde bilinen en sert doğal malzemedir. Elmasın diğer malzemelere göre büyük sertliği antik çağlardan beri bilinmektedir ve isminin de kaynağıdır. Bu, sonsuz sertlikte, yok edilemez veya çizilemez olduğu anlamına gelmez. Gerçekten de elmaslar diğer elmaslar tarafından çizilebilir ve vinil fonograf plakları gibi daha yumuşak malzemeler tarafından bile zamanla aşınabilir. ⓘ
Elmasın sertliği saflığına, kristal mükemmelliğine ve yönelimine bağlıdır: <111> yönüne (kübik elmas kafesinin en uzun diyagonali boyunca) yönlendirilmiş kusursuz, saf kristaller için sertlik daha yüksektir. Bu nedenle, bazı elmasları bor nitrür gibi diğer malzemelerle çizmek mümkün olabilirken, en sert elmaslar yalnızca diğer elmaslar ve nanokristal elmas agregaları tarafından çizilebilir. ⓘ
Elmasın sertliği, değerli bir taş olarak uygunluğuna katkıda bulunur. Yalnızca diğer elmaslar tarafından çizilebildiği için cilasını son derece iyi korur. Diğer birçok mücevherin aksine, çizilmeye karşı direnci nedeniyle günlük kullanım için çok uygundur - belki de her gün takılan nişan veya evlilik yüzüklerinde tercih edilen mücevher olarak popülerliğine katkıda bulunur. ⓘ
En sert doğal elmaslar çoğunlukla Avustralya'nın Yeni Güney Galler eyaletindeki New England bölgesinde bulunan Copeton ve Bingara sahalarından çıkar. Bu elmaslar genellikle küçük, mükemmel ila yarı mükemmel sekiz yüzlüdür ve diğer elmasları parlatmak için kullanılır. Sertlikleri, tek aşamalı kristal büyümesi olan kristal büyüme formuyla ilişkilidir. Diğer elmasların çoğu, kristal kafeste inklüzyonlar, kusurlar ve kusur düzlemleri üreten ve hepsi de sertliklerini etkileyen çoklu büyüme aşamalarına dair daha fazla kanıt gösterir. Sertlik ölçerlerde kullanılan elmaslardan daha sert elmaslar üretmek için normal elmasları yüksek basınç ve yüksek sıcaklık kombinasyonu altında işlemek mümkündür. ⓘ
Tokluk
Sertlikle bir şekilde ilişkili olan bir diğer mekanik özellik olan tokluk, bir malzemenin güçlü darbelerden kaynaklanan kırılmaya karşı koyma kabiliyetidir. Doğal elmasın tokluğu 7,5-10 MPa-m1/2 olarak ölçülmüştür. Bu değer diğer seramik malzemelerle karşılaştırıldığında iyi, ancak tipik olarak 100 MPa-m1/2'nin üzerinde tokluk sergileyen mühendislik alaşımları gibi çoğu mühendislik malzemesiyle karşılaştırıldığında zayıftır. Her malzemede olduğu gibi, bir elmasın makroskopik geometrisi kırılmaya karşı direncine katkıda bulunur. Elmasın bir yarılma düzlemi vardır ve bu nedenle bazı yönlerde diğerlerine göre daha kırılgandır. Elmas kesiciler bu özelliği, bazı taşları fasetlemeden önce yarmak için kullanır. "Darbe tokluğu" sentetik endüstriyel elmasların kalitesini ölçmek için kullanılan ana endekslerden biridir. ⓘ
Akma dayanımı
Elmas 130-140 GPa basınç akma dayanımına sahiptir. Elmasın sertliği ve şeffaflığı ile birlikte bu olağanüstü yüksek değer, elmas örs hücrelerinin yüksek basınç deneyleri için ana araç olmasının nedenidir. Bu örsler 600 GPa basınca ulaşmıştır. Nanokristal elmaslarla çok daha yüksek basınçlar mümkün olabilir. ⓘ
Esneklik ve gerilme mukavemeti
Genellikle, dökme elmas kristalini gerilim veya bükme yoluyla deforme etmeye çalışmak kırılgan kırılma ile sonuçlanır. Bununla birlikte, tek kristalli elmas mikro/nano ölçekli teller veya iğneler (~100-300 nanometre çapında, mikrometre uzunluğunda) şeklinde olduğunda, bu malzeme için teorik sınıra çok yakın olan ~89 ila 98 GPa maksimum yerel gerilme gerilimi ile başarısızlık olmadan yüzde 9-10'a kadar gerilme gerilmesi ile elastik olarak gerilebilirler. ⓘ
Elektriksel iletkenlik
Yarı iletken olarak kullanım da dahil olmak üzere başka özel uygulamalar da mevcuttur veya geliştirilmektedir: mükemmel elektrik yalıtkanları olan çoğu elmasın aksine bazı mavi elmaslar doğal yarı iletkendir. İletkenlik ve mavi renk bor safsızlığından kaynaklanmaktadır. Bor, elmas kafesindeki karbon atomlarının yerine geçerek valans bandına bir delik bağışlar. ⓘ
Kimyasal buhar biriktirme yoluyla büyütülen nominal olarak katkısız elmasta önemli iletkenlik yaygın olarak gözlemlenir. Bu iletkenlik, yüzeyde adsorbe edilen hidrojenle ilişkili türlerle ilişkilidir ve tavlama veya diğer yüzey işlemleriyle giderilebilir. ⓘ
İnce elmas iğneleri, seçici mekanik deformasyonla elektronik bant aralıklarını normal 5,6 eV'den sıfıra yakın bir değere değiştirecek şekilde yapılabilir. ⓘ
Çapı 5 cm olan yüksek saflıktaki elmas gofretler bir yönde mükemmel direnç ve diğer yönde mükemmel iletkenlik sergileyerek kuantum veri depolama için kullanılma imkanı yaratır. Malzeme milyonda yalnızca 3 parça nitrojen içeriyor. Elmas, çatlamayı ortadan kaldıran kademeli bir alt tabaka üzerinde büyütülmüştür. ⓘ
Yüzey özelliği
Elmaslar doğal olarak lipofilik ve hidrofobiktir, yani elmasların yüzeyi su ile ıslanamaz, ancak yağ ile kolayca ıslanabilir ve yapışabilir. Bu özellik, sentetik elmas yaparken yağ kullanarak elmasları çıkarmak için kullanılabilir. Bununla birlikte, elmas yüzeyleri belirli iyonlarla kimyasal olarak değiştirildiğinde, insan vücut sıcaklığında birden fazla su buzu katmanını stabilize edebilecek kadar hidrofilik hale gelmeleri beklenir. ⓘ
Elmasların yüzeyi kısmen oksitlenmiştir. Oksitlenmiş yüzey, hidrojen akışı altında ısıl işlemle azaltılabilir. Yani bu ısıl işlem oksijen içeren fonksiyonel grupları kısmen ortadan kaldırır. Ancak elmaslar (sp3C) atmosferik basınç altında yüksek sıcaklığa (yaklaşık 400 °C'nin (752 °F) üzerinde) karşı kararsızdır. Yapı, bu sıcaklığın üzerinde kademeli olarak sp2C'ye dönüşür. Bu nedenle, elmaslar bu sıcaklığın altında azaltılmalıdır. ⓘ
Kimyasal kararlılık
Oda sıcaklığında elmas, güçlü asitler ve bazlar dahil hiçbir kimyasal reaktifle reaksiyona girmez. ⓘ
Saf oksijen atmosferinde, elmas 690 °C (1,274 °F) ile 840 °C (1,540 °F) arasında değişen bir tutuşma noktasına sahiptir; daha küçük kristaller daha kolay yanma eğilimindedir. Sıcaklığı kırmızıdan beyaz ısıya yükselir ve soluk mavi bir alevle yanar ve ısı kaynağı uzaklaştırıldıktan sonra da yanmaya devam eder. Buna karşılık, havada oksijen nitrojenle seyreltildiği için ısı ortadan kalkar kalkmaz yanma sona erer. Berrak, kusursuz, şeffaf bir elmas tamamen karbondioksite dönüşür; herhangi bir kirlilik kül olarak kalacaktır. Bir pırlantanın kesilmesiyle ortaya çıkan ısı pırlantayı tutuşturmayacağı gibi bir çakmak da tutuşturmaz, ancak ev yangınları ve üfleme meşaleleri yeterince sıcaktır. Kuyumcular bir pırlanta yüzüğün metalini şekillendirirken dikkatli olmalıdır. ⓘ
Uygun tane büyüklüğüne sahip elmas tozu (yaklaşık 50 mikron) alevden tutuştuktan sonra kıvılcım yağmuru ile yanar. Sonuç olarak, sentetik elmas tozuna dayalı piroteknik bileşimler hazırlanabilir. Ortaya çıkan kıvılcımlar, odun kömürü ile karşılaştırılabilecek olağan kırmızı-turuncu renktedir, ancak yüksek yoğunlukları ile açıklanan çok doğrusal bir yörünge gösterirler. Elmas ayrıca yaklaşık 700 °C'nin (1,292 °F) üzerinde flor gazı ile reaksiyona girer. ⓘ
Renk
Elmas, 225 nanometrelik derin ultraviyole dalga boyuna karşılık gelen 5,5 eV'lik geniş bir bant aralığına sahiptir. Bu, saf elmasın görünür ışığı iletmesi ve berrak renksiz bir kristal olarak görünmesi gerektiği anlamına gelir. Elmastaki renkler kafes kusurlarından ve safsızlıklardan kaynaklanır. Elmas kristal kafesi son derece güçlüdür ve büyüme sırasında elmasa yalnızca azot, bor ve hidrojen atomları önemli konsantrasyonlarda (atomik yüzdelere kadar) eklenebilir. Sentetik elmasın yüksek basınçlı yüksek sıcaklık teknikleriyle büyütülmesinde yaygın olarak kullanılan geçiş metalleri nikel ve kobalt, elmasın içinde tek tek atomlar halinde tespit edilmiştir; maksimum konsantrasyon nikel için %0,01 ve kobalt için daha da azdır. İyon implantasyonu ile elmasa hemen hemen her element katılabilir. ⓘ
Azot, mücevher elmaslarında bulunan en yaygın safsızlıktır ve elmaslardaki sarı ve kahverengi renkten sorumludur. Bor ise mavi renkten sorumludur. Elmastaki rengin iki ek kaynağı vardır: yeşil elmaslarda renge neden olan ışınlama (genellikle alfa parçacıklarıyla) ve elmas kristal kafesinin plastik deformasyonu. Plastik deformasyon bazı kahverengi ve belki de pembe ve kırmızı elmaslarda rengin nedenidir. Artan nadirlik sırasına göre, sarı elması kahverengi, renksiz, ardından mavi, yeşil, siyah, pembe, turuncu, mor ve kırmızı takip eder. "Siyah" veya karbonado elmaslar gerçekten siyah değildir, bunun yerine mücevherlere karanlık görünümlerini veren çok sayıda koyu renkli kalıntı içerir. Renkli elmaslar renklenmeye neden olan safsızlıklar veya yapısal kusurlar içerirken, saf veya neredeyse saf elmaslar şeffaf ve renksizdir. Çoğu elmas safsızlığı, karbon kusuru olarak bilinen kristal kafesteki bir karbon atomunun yerini alır. En yaygın safsızlık olan nitrojen, mevcut nitrojenin türüne ve konsantrasyonuna bağlı olarak hafif ila yoğun sarı bir renklenmeye neden olur. Amerika Gemoloji Enstitüsü (GIA) düşük doygunluktaki sarı ve kahverengi elmasları normal renk aralığındaki elmaslar olarak sınıflandırır ve "D" (renksiz) ile "Z" (açık sarı) arasında bir derecelendirme ölçeği uygular. Yüksek renk doygunluğuna sahip sarı elmaslar veya pembe veya mavi gibi farklı bir renk, fantezi renkli elmas olarak adlandırılır ve farklı bir derecelendirme ölçeğine girer. ⓘ
2008 yılında, bir zamanlar İspanya Kralı'na ait olan 35,56 karatlık (7,112 g) mavi bir elmas olan Wittelsbach Elması, Christie's müzayedesinde 24 milyon ABD dolarının üzerinde bir fiyata alıcı bulmuştur. Mayıs 2009'da 7,03 karatlık (1,406 g) mavi elmas, açık artırmada 10,5 milyon İsviçre frangına (6,97 milyon avro veya o tarihte 9,5 milyon ABD doları) satıldığında bir elmas için ödenen en yüksek karat başına fiyatı getirmişti. Ancak bu rekor aynı yıl kırıldı: 5 karatlık (1,0 g) canlı pembe elmas 1 Aralık 2009'da Hong Kong'da 10,8 milyon dolara satıldı. ⓘ
Rengi ve biçimi açısından kıymetli taş olarak kabul edilemeyen ve sanâyide çeşitli maksatlarla kullanılan elmaslardır. Başlıca üç çeşit tabiî sanâyi elması vardır. Bunlar, ballas, bort ve karbonado isimlerini alır. Ballas, çok sert ve tok bir elmas çeşididir. Bort çeşidi, umûmiyetle bozuk renkli veya biçimsiz elmasları ihtivâ eder. Küçük olanları elmas matkap takımlarında kullanılır. Siyah renkli karbonado ise, torna tezgâhlarında, cam kesme âletlerinde, pikap iğnelerinde vb. kullanılır. ⓘ
Berraklık
Berraklık, pırlantanın kalitesini belirlemeye yardımcı olan 4C'den (Renk, berraklık, kesim ve karat ağırlığı) biridir. Amerika Gemoloji Enstitüsü (GIA), bir pırlantanın satış değeri açısından kalitesine karar vermek için 11 berraklık ölçeği geliştirmiştir. GIA berraklık ölçeği Kusursuz'dan (FL) dahil'e (I) kadar uzanır ve aralarında içten kusursuz (IF), çok, çok hafif dahil (VVS), çok hafif dahil (VS) ve hafif dahil (SI) bulunur. Doğal elmaslardaki safsızlıklar, doğal minerallerin ve oksitlerin varlığından kaynaklanır. Berraklık ölçeği pırlantayı rengine, boyutuna, safsızlığın konumuna ve 10x büyütme altında görülebilen berraklık miktarına göre derecelendirir. Pırlantadaki inklüzyonlar optik yöntemlerle çıkarılabilir. İşlem, ön iyileştirme görüntülerinin alınması, inklüzyon giderme kısmının belirlenmesi ve son olarak elmas fasetlerinin ve gürültülerin giderilmesidir. ⓘ
Floresan
Doğal elmasların %25 ila %35'i, görünmez uzun dalga Ultraviyole ışık veya X-ışınları ve lazerler gibi daha yüksek enerjili radyasyon kaynakları altında incelendiğinde bir dereceye kadar floresan sergiler. Akkor aydınlatma bir elmasın floresan vermesine neden olmaz. Pırlantalar mavi (en yaygın), turuncu, sarı, beyaz, yeşil ve çok nadiren kırmızı ve mor dahil olmak üzere çeşitli renklerde floresan verebilir. Nedenleri tam olarak anlaşılamamış olsa da, mevcut nitrojen atomlarının sayısı gibi atomik yapıdaki varyasyonların bu fenomene katkıda bulunduğu düşünülmektedir. ⓘ
Termal İletkenlik
Elmaslar yüksek termal iletkenlikleri ile tanımlanabilir (900-2320 W-m-1-K-1). Yüksek kırılma indisi de bir göstergedir, ancak diğer malzemeler de benzer kırılma özelliğine sahiptir. Elmaslar camı keser, ancak bu bir elması kesin olarak tanımlamaz, çünkü kuvars gibi diğer malzemeler de Mohs ölçeğinde camın üzerinde yer alır ve onu da kesebilir. Elmaslar diğer elmasları çizebilir, ancak bu bir veya her iki taşın da hasar görmesine neden olabilir. Sertlik testleri, potansiyel olarak yıkıcı doğaları nedeniyle pratik gemolojide nadiren kullanılır. Elmasın aşırı sertliği ve yüksek değeri, mücevherlerin tipik olarak yavaş cilalandığı, özenli geleneksel teknikler kullanıldığı ve diğer değerli taşların çoğunda olduğundan daha fazla ayrıntıya dikkat edildiği anlamına gelir; bunlar son derece keskin faset kenarlarına sahip son derece düz, son derece cilalı fasetlerle sonuçlanma eğilimindedir. Elmaslar ayrıca son derece yüksek bir kırılma indisine ve oldukça yüksek bir dağılıma sahiptir. Birlikte ele alındığında, bu faktörler cilalı bir elmasın genel görünümünü etkiler ve çoğu pırlantacı elması "gözle" tanımlamak için hala bir büyüteç (büyüteç) kullanımına güvenir. ⓘ
Jeoloji
Elmaslar son derece nadirdir ve kaynak kayadaki konsantrasyonları en fazla milyarda bir parçadır. 20. yüzyıldan önce elmasların çoğu alüvyon yataklarında bulunurdu. Gevşek elmaslar, boyutları ve yoğunlukları nedeniyle birikme eğiliminde oldukları mevcut ve eski kıyı şeridi boyunca da bulunur. Nadiren, buzul topraklarında (özellikle Wisconsin ve Indiana'da) bulunmuşlardır, ancak bu yataklar ticari kalitede değildir. Bu tür yataklar, ayrışma ve rüzgar ya da su ile taşınma yoluyla lokalize magmatik intrüzyonlardan türetilmiştir. ⓘ
Elmasların çoğu Dünya'nın mantosundan gelir ve bu bölümün çoğu bu elmasları tartışmaktadır. Ancak başka kaynaklar da vardır. Kabuğun bazı blokları veya terranlar, kabuk kalınlaştıkça yeterince derine gömülmüştür, böylece ultra yüksek basınçlı metamorfizma yaşamışlardır. Bunlar, magma tarafından taşınma belirtisi göstermeyen eşit dağılımlı mikro elmaslara sahiptir. Buna ek olarak, meteorlar yere çarptığında, şok dalgası mikro elmasların ve nano elmasların oluşması için yeterince yüksek sıcaklıklar ve basınçlar üretebilir. Çarpma tipi mikro elmaslar eski çarpma kraterlerinin bir göstergesi olarak kullanılabilir. Rusya'daki Popigai krateri, trilyonlarca karat olduğu tahmin edilen ve bir asteroit çarpması sonucu oluşan dünyanın en büyük elmas yatağına sahip olabilir. ⓘ
Elmasların yüksek oranda sıkıştırılmış kömürden oluştuğu yaygın bir yanılgıdır. Kömür, gömülü tarih öncesi bitkilerden oluşur ve tarihlendirilen elmasların çoğu ilk kara bitkilerinden çok daha eskidir. Elmasların dalma-batma bölgelerindeki kömürden oluşması mümkündür, ancak bu şekilde oluşan elmaslar nadirdir ve karbon kaynağı kömürden ziyade karbonat kayaları ve tortulardaki organik karbondur. ⓘ
Yüzey dağılımı
Elmaslar Dünya üzerinde eşit olarak dağılmamıştır. Clifford kuralı olarak bilinen bir kural, elmasların neredeyse her zaman kimberlitlerde, tipik yaşları 2,5 milyar yıl veya daha fazla olan kıtaların kararlı çekirdekleri olan kratonların en eski kısımlarında bulunduğunu belirtir. Ancak bunun istisnaları da vardır. Dünyanın ağırlık olarak en büyük elmas üreticisi olan Avustralya'daki Argyle elmas madeni, orojenik kuşak olarak da bilinen ve sıkıştırma tektoniği geçirmiş merkezi kratonu çevreleyen daha zayıf bir bölge olan hareketli bir kuşakta yer almaktadır. Ana kaya kimberlit yerine lamproittir. Ekonomik olarak uygun olmayan elmaslı lamproitler Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan ve Avustralya'da da bulunur. Ayrıca, Kanada'daki Superior eyaletinin Wawa kuşağındaki elmaslar ve Japonya'nın ada yayındaki mikro elmaslar lamprophyre adı verilen bir kaya türünde bulunur. ⓘ
Kimberlitler dar (1 ila 4 metre) dik ve eşiklerde ve çapları yaklaşık 75 m ila 1,5 km arasında değişen borularda bulunabilir. Taze kaya koyu mavimsi yeşil ila yeşilimsi gridir, ancak maruz kaldıktan sonra hızla kahverengiye döner ve ufalanır. Karpuz büyüklüğüne kadar küçük minerallerin ve kaya parçalarının (klastlar) kaotik bir karışımını içeren hibrit kayadır. Bunlar ksenokristaller ve ksenolitlerin (alt kabuk ve mantodan yukarı taşınan mineraller ve kayalar), yüzey kayası parçalarının, serpantin gibi değişime uğramış minerallerin ve patlama sırasında kristalleşen yeni minerallerin bir karışımıdır. Doku derinliğe göre değişir. Bileşim karbonatitlerle bir süreklilik oluşturur, ancak ikincisi karbonun saf bir biçimde var olabilmesi için çok fazla oksijene sahiptir. Bunun yerine, kalsit mineralinde (CaCO
3). ⓘ
Elmas içeren kayaçların üçü de (kimberlit, lamproit ve lamprofir) elmas oluşumuyla uyumsuz olan bazı minerallerden (melilit ve kalsilit) yoksundur. Kimberlitte olivin büyük ve dikkat çekicidir, lamproitte Ti-phlogopite ve lamprofirde biyotit ve amfibol vardır. Hepsi de az miktarda eriyikten hızla püsküren, uçucu maddeler ve magnezyum oksit bakımından zengin ve bazalt gibi daha yaygın manto eriyiklerinden daha az oksitleyici olan magma türlerinden türemiştir. Bu özellikler, eriyiklerin çözünmeden önce elmasları yüzeye taşımasına olanak tanır. ⓘ
Elmas orijinal olarak yalnız Kimberlit Bacaları'nda bulunur. Diğer tip elmas oluşumları, muhtemelen Kimberlit'ten aşınmayla veya tortuların başkalaşım geçirmelerinden meydana gelmiştir. Kimberlit kayasında bazen elmas bulunmayabilir. Bulunma nisbeti ancak ortalama kırk milyonda birdir. Kimberlit, yüksek nispette magnezyum ve demir bulunduran volkanik kaya kalıntısıdır. Bu kayalarda birçok başka mineral de bulunur. Kalsit, olivin, ilmenit, mika vb.. Kimberlit yer kabuğunun derin tabakalarında kanallar şeklinde bulunur. Elmasın bazı yer kabuğu hareketleriyle yukarıya çıktığı kabul edilmektedir. Kısmen de bazı bölgelerde nehir kumlarına karışmıştır. Elmasın en çok bulunduğu yerler olarak, Avustralya, Güney Afrika (Kimberley’de), Güney Amerika, Endonezya ve Hindistan sayılabilir. ⓘ
Keşif
Kimberlit borularını bulmak zor olabilir. Çabuk bozulurlar (maruz kaldıktan sonra birkaç yıl içinde) ve çevredeki kayadan daha düşük topografik rölyefe sahip olma eğilimindedirler. Eğer mostralarda görülebiliyorlarsa, elmaslar çok nadir oldukları için asla görünmezler. Her durumda, kimberlitler genellikle bitki örtüsü, tortular, topraklar veya göllerle kaplıdır. Modern aramalarda, aeromanyetik araştırmalar, elektriksel direnç ve gravimetri gibi jeofizik yöntemler, keşfedilecek umut verici bölgelerin belirlenmesine yardımcı olur. Buna izotopik tarihleme ve jeolojik tarihin modellenmesi de yardımcı olur. Daha sonra araştırmacılar bölgeye gitmeli ve kimberlit parçaları veya gösterge mineralleri arayarak örnekler toplamalıdır. Bu mineraller, aşırı eriyik tükenmesi veya eklojitlerdeki yüksek basınçlar gibi elmasların oluştuğu koşulları yansıtan bileşimlere sahiptir. Bununla birlikte, gösterge mineraller yanıltıcı olabilir; daha iyi bir yaklaşım, minerallerin bileşimlerinin manto mineralleri ile dengedeymiş gibi analiz edildiği jeotermobarometridir. ⓘ
Kimberlitleri bulmak süreklilik gerektirir ve sadece küçük bir kısmı ticari olarak uygun elmas içerir. Yaklaşık 1980'den bu yana yapılan tek büyük keşif Kanada'da olmuştur. Mevcut madenlerin ömürleri 25 yıl kadar kısa olduğundan, gelecekte yeni elmas sıkıntısı yaşanabilir. ⓘ
Çağlar
Elmaslar, radyoaktif izotopların bozunması kullanılarak kapanımlar analiz edilerek tarihlendirilir. Element bolluğuna bağlı olarak rubidyumun stronsiyuma, samaryumun neodimyuma, uranyumun kurşuna, argon-40'ın argon-39'a veya renyumun osmiyuma bozunmasına bakılabilir. Kimberlitlerde bulunanların yaşları 1 ila 3,5 milyar yıl arasında değişir ve aynı kimberlitte birden fazla yaş olabilir, bu da birden fazla elmas oluşumu dönemine işaret eder. Kimberlitlerin kendileri çok daha gençtir. Bazı daha yaşlı istisnalar olsa da (Argyle, Premier ve Wawa), çoğunun yaşı on milyonlarca ila 300 milyon yıl arasındadır. Dolayısıyla kimberlitler elmastan bağımsız olarak oluşmuş ve sadece elmasların yüzeye taşınmasına hizmet etmiştir. Kimberlitler ayrıca içinden püskürdükleri kratonlardan çok daha gençtir. Daha yaşlı kimberlitlerin olmamasının nedeni bilinmemektedir, ancak manto kimyasında veya tektonikte bir değişiklik olduğunu düşündürmektedir. İnsanlık tarihinde hiçbir kimberlit patlamamıştır. ⓘ
Manto kökenli
Mücevher kalitesindeki elmasların çoğu litosferin 150-250 km derinliklerinden gelir. Bu derinlikler, litosferin en kalın kısmı olan manto omurgalarındaki kratonların altında meydana gelir. Bu bölgeler elmasların oluşmasına izin verecek kadar yüksek basınç ve sıcaklığa sahiptir ve konveksiyon yapmazlar, bu nedenle elmaslar bir kimberlit patlaması onları örnekleyene kadar milyarlarca yıl boyunca saklanabilir. ⓘ
Manto omurgasındaki ana kayaçlar arasında iki tür peridotit olan harzburgit ve lherzolit bulunur. Üst mantodaki en baskın kaya türü olan peridotit, çoğunlukla olivin ve piroksen minerallerinden oluşan magmatik bir kayadır; silis oranı düşük ve magnezyum oranı yüksektir. Bununla birlikte, peridotit içindeki elmaslar yüzeye yolculuktan nadiren kurtulur. Elmasları sağlam tutan bir başka yaygın kaynak da, bir okyanus plakasının bir dalma-batma bölgesinde mantoya dalmasıyla tipik olarak bazalttan oluşan metamorfik bir kayaç olan eklogittir. ⓘ
Elmasların daha küçük bir kısmı (yaklaşık 150 tanesi incelenmiştir), geçiş bölgesini içeren bir bölge olan 330-660 km derinliklerden gelmektedir. Eklojit içinde oluşmuşlardır ancak majorit (fazla silikon içeren bir granat türü) içermeleriyle daha sığ kökenli elmaslardan ayrılırlar. Elmasların benzer bir oranı 660 ila 800 km arasındaki derinliklerde alt mantodan gelir. ⓘ
Elmas yüksek basınç ve sıcaklıklarda termodinamik olarak kararlıdır ve basınç arttıkça grafitten faz geçişi daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. Bu nedenle, kıtaların altında 950 santigrat derece sıcaklıklarda ve 150 kilometre veya daha fazla derinliklere karşılık gelen 4,5 gigapaskal basınçta kararlı hale gelir. Daha soğuk olan dalma-batma bölgelerinde ise 800 °C sıcaklıkta ve 3,5 gigapaskal basınçta kararlı hale gelir. 240 km'den daha büyük derinliklerde demir-nikel metal fazları mevcuttur ve karbonun bunların içinde çözünmüş ya da karbür formunda olması muhtemeldir. Dolayısıyla, bazı elmasların daha derinlerdeki kökeni, alışılmadık büyüme ortamlarını yansıtıyor olabilir. ⓘ
2018'de Buz VII adı verilen bir buz fazının bilinen ilk doğal örnekleri elmas örneklerinde inklüzyonlar olarak bulundu. Bu kalıntılar 400 ila 800 km derinliklerde, üst ve alt manto arasında oluşmuştur ve bu derinliklerde su açısından zengin sıvı bulunduğuna dair kanıt sağlamaktadır. ⓘ
Karbon kaynakları
Mantoda kabaca bir milyar gigaton karbon bulunmaktadır (karşılaştırma için, atmosfer-okyanus sisteminde yaklaşık 44.000 gigaton vardır). Karbonun kütlece yaklaşık 99:1 oranında 12C ve 13C olmak üzere iki kararlı izotopu vardır. Bu oran meteoritlerde geniş bir aralığa sahiptir, bu da Dünya'nın erken dönemlerinde de çok değişkenlik gösterdiğini ima eder. Ayrıca fotosentez gibi yüzey süreçleri tarafından da değiştirilebilir. Fraksiyon genellikle binde parça olarak ifade edilen bir δ13C oranı kullanılarak standart bir örnekle karşılaştırılır. Mantodan gelen bazaltlar, karbonatitler ve kimberlitler gibi yaygın kayaçların oranları -8 ile -2 arasındadır. Yüzeyde, organik çökeltilerin ortalaması -25 iken karbonatların ortalaması 0'dır. ⓘ
Farklı kaynaklardan gelen elmas popülasyonları, belirgin şekilde değişen δ13C dağılımlarına sahiptir. Peridotitik elmaslar çoğunlukla tipik manto aralığındadır; eklogitik elmaslar -40 ila +3 arasında değerlere sahiptir, ancak dağılımın zirvesi manto aralığındadır. Bu değişkenlik, ilkel (Dünya'nın oluşumundan bu yana mantoda bulunan) karbondan oluşmadıklarını göstermektedir. Bunun yerine, tektonik süreçlerin sonucudurlar, ancak (elmasların yaşları göz önüne alındığında) günümüzde etkili olan tektonik süreçlerle aynı olmaları gerekmez. ⓘ
Oluşum ve büyüme
Mantodaki elmaslar, bir C-O-H-N-S sıvısının veya eriyiğinin bir kayadaki mineralleri çözdüğü ve yeni minerallerle değiştirdiği metasomatik bir süreçle oluşur. (Kesin bileşim bilinmediği için belirsiz C-O-H-N-S terimi yaygın olarak kullanılmaktadır). Elmaslar bu sıvıdan ya oksitlenmiş karbonun (örneğin CO2 veya CO3) indirgenmesi ya da metan gibi indirgenmiş bir fazın oksidasyonu yoluyla oluşur. ⓘ
Polarize ışık, fotolüminesans ve katodolüminesans gibi problar kullanılarak elmaslarda bir dizi büyüme bölgesi tanımlanabilir. Litosferden gelen elmaslardaki karakteristik desen, lüminesansta çok ince salınımlara ve karbonun sıvı tarafından emildiği ve daha sonra tekrar büyüdüğü dönüşümlü bölümlere sahip neredeyse eş merkezli bir dizi bölgeyi içerir. Litosferin altından gelen elmaslar daha düzensiz, neredeyse polikristalin bir dokuya sahiptir, bu da daha yüksek sıcaklık ve basınçların yanı sıra elmasların konveksiyon yoluyla taşınmasını yansıtır. ⓘ
Yüzeye taşınma
Jeolojik kanıtlar, kimberlit magmasının saniyede 4-20 metre hızla yükseldiği ve kayanın hidrolik kırılmasıyla yukarı doğru bir yol oluşturduğu bir modeli desteklemektedir. Basınç azaldıkça, magmadan bir buhar fazı çözülür ve bu magmanın akışkan kalmasına yardımcı olur. Yüzeyde, ilk patlama yüksek hızlarda (200 m/s'den (450 mph) fazla) çatlaklardan dışarı doğru patlar. Daha sonra, daha düşük basınçlarda kaya aşınarak bir boru oluşturur ve parçalanmış kaya (breş) üretir. Patlama azaldıkça, piroklastik faz oluşur ve ardından metamorfizma ve hidrasyon serpantinitleri üretir. ⓘ
Çift elmaslar
Nadir durumlarda, içinde ikinci bir elmasın bulunduğu bir boşluk içeren elmaslar bulunmuştur. İlk çift elmas olan Matryoshka, 2019 yılında Rusya'nın Yakutistan bölgesinde Alrosa tarafından bulunmuştur. Bir diğeri ise 2021 yılında Batı Avustralya'daki Ellendale Elmas Sahası'nda bulundu. ⓘ
Uzayda
Dünya üzerinde elmaslar nadir olmasına rağmen, uzayda çok yaygındır. Meteoritlerde karbonun yaklaşık yüzde üçü, birkaç nanometre çapa sahip nanoelmaslar şeklindedir. Yeterince küçük elmaslar uzayın soğuğunda oluşabilir çünkü düşük yüzey enerjileri onları grafitten daha kararlı hale getirir. Bazı nanoelmasların izotopik imzaları, Güneş Sistemi dışındaki yıldızlarda oluştuklarını göstermektedir. ⓘ
Yüksek basınç deneyleri, buz devi gezegenler Uranüs ve Neptün'de büyük miktarlarda elmasın metandan "elmas yağmuruna" dönüştüğünü öngörmektedir. Bazı güneş dışı gezegenler neredeyse tamamen elmastan oluşuyor olabilir. ⓘ
Elmaslar karbon zengini yıldızlarda, özellikle de beyaz cücelerde bulunabilir. Elmasın en sert formu olan karbonadonun kökenine ilişkin bir teori, bunun bir beyaz cüce ya da süpernovadan kaynaklandığı yönündedir. Yıldızlarda oluşan elmaslar ilk mineraller olabilir. ⓘ
Endüstri
Günümüzde elmasın en bilinen kullanım alanları, süsleme için kullanılan değerli taşlar ve sert malzemeleri kesmek için kullanılan endüstriyel aşındırıcılardır. Mücevher sınıfı ve endüstriyel sınıf elmas piyasaları elmaslara farklı değer biçmektedir. ⓘ
Değerli taş sınıfı elmaslar
Beyaz ışığın spektral renklere dağılımı mücevher elmaslarının başlıca gemolojik özelliğidir. 20. yüzyılda gemoloji uzmanları, elmasları ve diğer değerli taşları, mücevher olarak değerleri açısından en önemli özelliklerine göre derecelendirmek için yöntemler geliştirmiştir. Gayri resmi olarak dört C olarak bilinen dört özellik, günümüzde elmasların temel tanımlayıcıları olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır: bunlar karat cinsinden kütlesi (bir karat 0,2 grama eşittir), kesim (kesim kalitesi oranlara, simetriye ve cilaya göre derecelendirilir), renk (beyaza ne kadar yakın veya renksiz; fantezi elmaslar için tonu ne kadar yoğun) ve berraklıktır (kalıntılardan ne kadar arındırılmış). Büyük, kusursuz bir elmas örnek elmas olarak bilinir. ⓘ
Mücevher dereceli elmasların büyük bir ticareti vardır. Mücevher sınıfı elmasların çoğu yeni cilalanmış olarak satılsa da, cilalanmış elmasların yeniden satışı için köklü bir pazar vardır (örneğin, rehincilik, müzayedeler, ikinci el kuyumcular, diamantaireler, borsalar, vb.) Mücevher kalitesinde elmas ticaretinin ayırt edici özelliklerinden biri dikkat çekici yoğunluğudur: toptan ticaret ve elmas kesimi sadece birkaç yerle sınırlıdır; 2003 yılında dünyadaki elmasların %92'si Hindistan'ın Surat kentinde kesilmiş ve parlatılmıştır. Elmas kesimi ve ticaretinin diğer önemli merkezleri Uluslararası Gemoloji Enstitüsü'nün bulunduğu Belçika'daki Antwerp elmas bölgesi, Londra, New York'taki Elmas Bölgesi, Tel Aviv'deki Elmas Borsası Bölgesi ve Amsterdam'dır. Buna katkıda bulunan faktörlerden biri de elmas yataklarının jeolojik yapısıdır: birkaç büyük birincil kimberlit-boru madeninin her biri pazar payının önemli bir kısmını oluşturmaktadır (örneğin Botsvana'daki Jwaneng madeni, yılda 12.500.000 ila 15.000.000 karat (2.500 ila 3.000 kg) elmas üretebilen tek bir büyük ocaktır). Öte yandan ikincil alüvyon elmas yatakları, yüzlerce kilometrekarelik bir alana yayılabildikleri için birçok farklı işletmeci arasında parçalanma eğilimindedir (örneğin Brezilya'daki alüvyon yatakları). ⓘ
Elmas üretimi ve dağıtımı büyük ölçüde birkaç kilit oyuncunun elinde toplanmıştır ve geleneksel elmas ticaret merkezlerinde yoğunlaşmıştır; bunların en önemlisi, tüm kaba elmasların %80'inin, tüm kesilmiş elmasların %50'sinin ve tüm kaba, kesilmiş ve endüstriyel elmasların toplamının %50'sinden fazlasının işlendiği Antwerp'tir. Bu da Antwerp'i fiilen bir "dünya elmas başkenti" haline getirmektedir. Antwerp şehri aynı zamanda 1929 yılında kurulan ve kaba elmaslara adanmış ilk ve en büyük elmas borsası olan Antwerpsche Diamantkring'e de ev sahipliği yapmaktadır. Bir diğer önemli elmas merkezi, açık artırma satışları da dahil olmak üzere dünya elmaslarının neredeyse %80'inin satıldığı New York'tur. ⓘ
De Beers şirketi, dünyanın en büyük elmas madenciliği şirketi olarak, 1888 yılında İngiliz işadamı Cecil Rhodes tarafından kurulmasından kısa bir süre sonra sektörde hakim bir konuma sahip olmuştur. De Beers şu anda dünyanın en büyük elmas üretim tesisleri (madenleri) ve mücevher kalitesinde elmas dağıtım kanalları işletmecisidir. Elmas Ticaret Şirketi (DTC) De Beers'in bir yan kuruluşudur ve De Beers'in işlettiği madenlerden elde edilen kaba elmasları pazarlamaktadır. De Beers ve iştirakleri, yıllık dünya elmas üretiminin yaklaşık %40'ını üreten madenlere sahiptir. 20. yüzyılın büyük bir bölümünde dünyadaki işlenmemiş elmasların %80'inden fazlası De Beers'ten geçmekteydi, ancak 2001-2009 yılları arasında bu oran %45 civarına düşmüş, 2013 yılına gelindiğinde ise şirketin pazar payı değer bazında %38 civarına gerilemiş, hacim bazında ise daha da azalmıştır. De Beers 1990'ların sonu ve 2000'lerin başında elmas stokunun büyük çoğunluğunu satmıştır ve geriye kalan büyük ölçüde işlenmiş stoku (satıştan önce tasnif edilen elmaslar) temsil etmektedir. Bu durum basında iyi bir şekilde belgelenmiştir ancak kamuoyu tarafından çok az bilinmektedir. ⓘ
De Beers, etkisini azaltmanın bir parçası olarak 1999 yılında açık piyasadan elmas alımından çekilmiş ve 2008 yılının sonunda en büyük Rus elmas şirketi Alrosa tarafından çıkarılan Rus elmaslarını satın almayı durdurmuştur. Ocak 2011 itibariyle De Beers sadece aşağıdaki dört ülkeden elmas sattığını belirtmektedir: Botsvana, Namibya, Güney Afrika ve Kanada. Alrosa, küresel enerji krizi nedeniyle Ekim 2008'de satışlarını durdurmak zorunda kalmış, ancak şirket Ekim 2009 itibariyle açık piyasada kaba elmas satışına yeniden başladığını bildirmiştir. Alrosa'nın yanı sıra diğer önemli elmas madenciliği şirketleri arasında dünyanın en büyük madencilik şirketi olan BHP; Argyle (%100), Diavik (%60) ve Murowa (%78) elmas madenlerinin sahibi Rio Tinto ve Afrika'daki birçok büyük elmas madeninin sahibi Petra Diamonds yer almaktadır. ⓘ
Tedarik zincirinin daha da aşağısında, Dünya Elmas Borsaları Federasyonu (WFDB) üyeleri, hem cilalı hem de kaba elmas ticareti yaparak toptan elmas alışverişi için bir araç görevi görür. WFDB, Tel Aviv, Antwerp, Johannesburg gibi büyük kesim merkezlerinde ve ABD, Avrupa ve Asya'daki diğer şehirlerde bulunan bağımsız elmas borsalarından oluşmaktadır. 2000 yılında WFDB ve Uluslararası Elmas Üreticileri Birliği, savaş ve insanlık dışı eylemleri finanse etmek için kullanılan elmasların ticaretini önlemek amacıyla Dünya Elmas Konseyi'ni kurmuştur. WFDB'nin ek faaliyetleri arasında her iki yılda bir Dünya Elmas Kongresi'ne sponsor olmanın yanı sıra elmas derecelendirmesini denetlemek için Uluslararası Elmas Konseyi'nin (IDC) kurulması da yer almaktadır. ⓘ
Sightholders (DTC ile üç yıllık tedarik sözleşmesi olan şirketlere atıfta bulunan bir ticari marka terimidir) tarafından satın alındıktan sonra elmaslar değerli taş olarak satışa hazırlanmak üzere kesilir ve parlatılır ('endüstriyel' taşlar değerli taş piyasasının bir yan ürünü olarak kabul edilir; aşındırıcı olarak kullanılırlar). Kaba elmasların kesilmesi ve parlatılması, dünya çapında sınırlı sayıda yerde yoğunlaşan özel bir beceridir. Geleneksel elmas kesim merkezleri Antwerp, Amsterdam, Johannesburg, New York City ve Tel Aviv'dir. Son zamanlarda Çin, Hindistan, Tayland, Namibya ve Botsvana'da elmas kesim merkezleri kurulmuştur. Başta Hindistan'ın Gujarat eyaletindeki Surat kenti olmak üzere daha düşük işçilik maliyetine sahip kesim merkezleri daha fazla sayıda küçük karat elmas işlerken, daha küçük miktarlarda daha büyük veya daha değerli elmasların Avrupa veya Kuzey Amerika'da işlenmesi daha olasıdır. Hindistan'da düşük maliyetli işgücü kullanan bu endüstrinin son zamanlarda genişlemesi, daha küçük elmasların daha önce ekonomik olarak mümkün olandan daha büyük miktarlarda mücevher olarak hazırlanmasına olanak sağlamıştır. ⓘ
Değerli taş olarak hazırlanan elmaslar borsa adı verilen elmas borsalarında satılmaktadır. Dünyada kayıtlı 28 elmas borsası bulunmaktadır. Borsalar elmas tedarik zincirinin sıkı bir şekilde kontrol edilen son adımıdır; toptancılar ve hatta perakendeciler borsalardan nispeten küçük miktarlarda elmas satın alabilmekte, daha sonra bu elmaslar tüketiciye nihai satış için hazırlanmaktadır. Elmaslar mücevherlere takılmış olarak satılabildiği gibi takılmamış ("gevşek") olarak da satılabilmektedir. Rio Tinto'ya göre 2002 yılında üretilen ve piyasaya sürülen elmasların kaba elmas olarak değeri 9 milyar ABD Doları, kesilip parlatıldıktan sonra 14 milyar ABD Doları, toptan elmas mücevherat olarak 28 milyar ABD Doları ve perakende satış olarak 57 milyar ABD Doları olmuştur. ⓘ
Değer biçimi genelde yüzüklerdeki elmas ve pırlantalar için tamamen bir ön değerdir. Gerçekte o değere tekabül etmezler. Azlık hissi ile satışı kızıştırma tekniğidir. Pırlanta ve elmasların sertifikalı değer biçilmesi durumunda çoğunluk geri satarken bu fiyatları satıcı firmanın veremediği görülmektedir. Yani yatırım aracı olarak çok tehlikeli bir üründür. Bu noktada yeterli bilinçlendirme dünya çapında yapılmamaktadır. ⓘ
Kesim
_Diamond_from_the_collection_of_the_national_jewels_of_Iran_at_Central_Bank_of_Islamic_Republic_of_Iran.jpg)
Çıkarılan kaba elmaslar "kesme" adı verilen çok aşamalı bir işlemle mücevherlere dönüştürülür. Elmaslar son derece serttir, ancak aynı zamanda kırılgandır ve tek bir darbeyle parçalanabilir. Bu nedenle elmas kesimi geleneksel olarak beceri, bilimsel bilgi, alet ve deneyim gerektiren hassas bir prosedür olarak kabul edilir. Nihai hedefi, fasetler arasındaki belirli açıların elmas parlaklığını, yani beyaz ışığın dağılımını optimize edeceği, fasetlerin sayısı ve alanının ise nihai ürünün ağırlığını belirleyeceği fasetli bir mücevher üretmektir. Kesim sırasında ağırlıktaki azalma önemlidir ve %50 mertebesinde olabilir. Birkaç olası şekil göz önünde bulundurulur, ancak nihai karar genellikle sadece bilimsel değil, aynı zamanda pratik hususlar tarafından da belirlenir. Örneğin, pırlanta sergilenmek veya takılmak için, bir yüzük veya kolye içinde, tek başına veya belirli renk ve şekildeki diğer mücevherlerle çevrili olarak tasarlanabilir. Bunlardan bazıları yuvarlak, armut, markiz, oval, kalp ve ok pırlantalar gibi klasik olarak kabul edilebilir. Bazıları özeldir, belirli şirketler tarafından üretilir, örneğin Phoenix, Cushion, Sole Mio pırlantaları vb. ⓘ
Kesimin en çok zaman alan kısmı, kaba taşın ön analizidir. Çok sayıda sorunun ele alınması gerekir, çok fazla sorumluluk taşır ve bu nedenle benzersiz elmaslar söz konusu olduğunda yıllar sürebilir. Aşağıdaki konular dikkate alınır:
- Elmasın sertliği ve yarılma kabiliyeti büyük ölçüde kristal yönelimine bağlıdır. Bu nedenle, kesilecek elmasın kristalografik yapısı, en uygun kesme yönlerini seçmek için X-ışını kırınımı kullanılarak analiz edilir.
- Çoğu elmas, görünür elmas olmayan kalıntılar ve kristal kusurları içerir. Kesici, hangi kusurların kesimle giderileceğine ve hangilerinin korunabileceğine karar vermelidir.
- Elmas, sivri uçlu bir alete tek ve iyi hesaplanmış bir çekiç darbesiyle bölünebilir, bu hızlı ama risklidir. Alternatif olarak, daha güvenilir ancak sıkıcı bir prosedür olan elmas testeresi ile kesilebilir. ⓘ
İlk kesimden sonra elmas çok sayıda cilalama aşamasından geçerek şekillendirilir. Sorumlu ancak hızlı bir işlem olan kesmenin aksine, cilalama aşamalı erozyonla malzemeyi kaldırır ve son derece zaman alıcıdır. İlgili teknik iyi geliştirilmiştir; bir rutin olarak kabul edilir ve teknisyenler tarafından gerçekleştirilebilir. Parlatma işleminden sonra elmas, kalan veya işlemin neden olduğu olası kusurlar için yeniden incelenir. Bu kusurlar, yeniden cilalama, çatlak doldurma veya taşın mücevher içinde akıllıca düzenlenmesi gibi çeşitli pırlanta geliştirme teknikleriyle gizlenir. Kalan elmas dışı kalıntılar lazerle delme ve oluşan boşlukların doldurulması yoluyla giderilir. ⓘ
Pazarlama
Pazarlama, elmasın değerli bir emtia olarak imajını önemli ölçüde etkilemiştir. ⓘ
N. De Beers tarafından 20. yüzyılın ortalarında tutulan reklam firması N. W. Ayer & Son, Amerikan elmas pazarını canlandırmayı başarmış ve firma daha önce elmas geleneğinin olmadığı ülkelerde yeni pazarlar yaratmıştır. N. W. Ayer'in pazarlaması ürün yerleştirmeyi, De Beers markasından ziyade elmas ürünün kendisine odaklanan reklamları ve ünlüler ve kraliyet mensuplarıyla ilişkileri içeriyordu. De Beers, De Beers markasının reklamını yapmadan rakiplerinin elmas ürünlerinin de reklamını yapıyordu, ancak De Beers 20. yüzyıl boyunca elmas pazarına hakim olduğu için bu bir endişe kaynağı değildi. De Beers'in pazar payı 2008 küresel ekonomik krizinin ardından geçici olarak Alrosa'nın ardından küresel pazarda ikinci sıraya geriledi ve satılan değil çıkarılan karat bakımından %29'un altına düştü. Kampanya on yıllarca sürmüş ancak 2011 yılı başlarında fiilen sona ermiştir. De Beers hala elmas reklamları yapmaktadır, ancak reklamlar artık tamamen "jenerik" elmas ürünlerinden ziyade çoğunlukla kendi markalarını veya lisanslı ürün serilerini tanıtmaktadır. Kampanya belki de en iyi "elmas sonsuzdur" sloganıyla yansıtılmıştır. Bu slogan şu anda De Beers madencilik şirketi ile lüks mallar holdingi LVMH'nin %50/50 ortak girişimi olan bir mücevher firması olan De Beers Diamond Jewelers tarafından kullanılmaktadır. ⓘ
Kahverengi renkli elmaslar elmas üretiminin önemli bir bölümünü oluşturuyordu ve ağırlıklı olarak endüstriyel amaçlarla kullanılıyordu. Mücevherat için değersiz olarak görülüyorlardı (elmas renk skalasında bile değerlendirilmiyorlardı). Avustralya'da 1986 yılında Argyle elmas madeninin geliştirilmesinden ve pazarlanmasından sonra kahverengi elmaslar kabul edilebilir mücevherler haline geldi. Değişim çoğunlukla rakamlardan kaynaklanıyordu: Argyle madeni yılda 35.000.000 karat (7.000 kg) elmasla küresel doğal elmas üretiminin yaklaşık üçte birini gerçekleştiriyor; Argyle elmaslarının %80'i kahverengi. ⓘ
Endüstriyel sınıf elmaslar
Endüstriyel elmaslar çoğunlukla sertlikleri ve termal iletkenlikleri için değerlendirilir, bu da elmasın 4 C gibi gemolojik özelliklerinin çoğunu çoğu uygulama için önemsiz hale getirir. Çıkarılan elmasların yüzde sekseni (yılda yaklaşık 135.000.000 karata (27.000 kg) eşittir) değerli taş olarak kullanılmaya uygun değildir ve endüstriyel olarak kullanılmaktadır. Madenden çıkarılan elmaslara ek olarak, sentetik elmaslar 1950'lerde icat edildikten hemen sonra endüstriyel uygulamalar bulmuştur; endüstriyel kullanım için yılda 570.000.000 karat (114.000 kg) sentetik elmas üretilmektedir (2004'te; 2014'te 4.500.000.000 karattır (900.000 kg) ve bunun %90'ı Çin'de üretilmektedir). Şu anda elmas taşlama kumunun yaklaşık %90'ı sentetik kökenlidir. ⓘ
Mücevher kalitesindeki elmaslar ile endüstriyel elmaslar arasındaki sınır tam olarak tanımlanmamıştır ve kısmen piyasa koşullarına bağlıdır (örneğin, cilalı elmaslara olan talep yüksekse, bazı düşük dereceli taşlar endüstriyel kullanım için satılmak yerine cilalanarak düşük kaliteli veya küçük değerli taşlara dönüştürülecektir). Endüstriyel elmas kategorisi içinde, bort olarak bilinen en düşük kaliteli, çoğunlukla opak taşlardan oluşan bir alt kategori vardır. ⓘ
Elmasların endüstriyel kullanımı tarihsel olarak sertlikleriyle ilişkilendirilmiştir, bu da elması kesme ve taşlama aletleri için ideal bir malzeme haline getirmektedir. Doğal olarak oluşan bilinen en sert malzeme olan elmas, diğer elmaslar da dahil olmak üzere herhangi bir malzemeyi parlatmak, kesmek veya aşındırmak için kullanılabilir. Bu özelliğin yaygın endüstriyel uygulamaları arasında elmas uçlu matkap uçları ve testereler ile aşındırıcı olarak elmas tozu kullanımı yer alır. Mücevherlerden daha fazla kusur ve daha zayıf renk içeren daha ucuz endüstriyel sınıf elmaslar (bort) bu tür amaçlar için kullanılır. Elmas, demir alaşımlarının yüksek hızlarda işlenmesi için uygun değildir, çünkü yüksek hızda işlemenin yarattığı yüksek sıcaklıklarda karbon demirde çözünür ve alternatiflerine kıyasla elmas takımlarda aşınmanın büyük ölçüde artmasına neden olur. ⓘ
Özel uygulamalar arasında laboratuvarlarda yüksek basınçlı deneyler için muhafaza olarak kullanım (bkz. elmas örs hücresi), yüksek performanslı rulmanlar ve özel pencerelerde sınırlı kullanım yer alır. Sentetik elmas üretiminde devam eden ilerlemelerle, gelecekteki uygulamalar mümkün hale gelmektedir. Elmasın yüksek ısı iletkenliği, onu elektronikteki entegre devreler için bir ısı emici olarak uygun hale getirir. ⓘ
Madencilik
Yılda yaklaşık 130.000.000 karat (26.000 kg) elmas çıkarılmakta olup, toplam değeri yaklaşık 9 milyar ABD dolarıdır ve yılda yaklaşık 100.000 kg (220.000 lb) sentezlenmektedir. ⓘ
Elmasların kabaca %49'u Orta ve Güney Afrika kökenlidir, ancak Kanada, Hindistan, Rusya, Brezilya ve Avustralya'da da önemli mineral kaynakları keşfedilmiştir. Kimberlit ve lamproit volkanik borulardan çıkarılan elmas kristalleri, yüksek basınç ve sıcaklıkların oluşmalarını sağladığı Dünya'nın derinliklerinden yüzeye çıkabilmektedir. Doğal elmasların madenciliği ve dağıtımı, Afrikalı paramiliter gruplar tarafından kanlı elmasların veya çatışma elmaslarının satışına ilişkin endişeler gibi sık sık tartışmalara konu olmaktadır. Elmas tedarik zinciri sınırlı sayıda güçlü işletme tarafından kontrol edilmektedir ve aynı zamanda dünya çapında az sayıda yerde yoğunlaşmıştır. ⓘ
Elmas cevherinin sadece çok küçük bir kısmı gerçek elmastan oluşmaktadır. Cevher kırılır, bu sırada daha büyük elmasların yok edilmemesine özen gösterilir ve ardından yoğunluğa göre ayrılır. Günümüzde elmaslar, X-ışını floresanı yardımıyla elmas açısından zengin yoğunluk fraksiyonunda bulunur ve ardından son ayırma adımları elle yapılır. X-ışınlarının kullanımı yaygınlaşmadan önce, ayırma işlemi gres kayışlarıyla yapılıyordu; elmaslar gres yağına cevherdeki diğer minerallerden daha güçlü bir şekilde yapışma eğilimine sahiptir. ⓘ
Tarihsel olarak elmaslar yalnızca Güney Hindistan'daki Krishna Nehri deltasının Guntur ve Krishna bölgesindeki alüvyon yataklarında bulunmuştur. Hindistan, yaklaşık olarak MÖ 9. yüzyılda keşfedilmesinden MS 18. yüzyılın ortalarına kadar elmas üretiminde dünyaya öncülük etmiştir, ancak bu kaynakların ticari potansiyeli 18. yüzyılın sonlarında tükenmiştir ve o dönemde Hindistan, 1725 yılında Hintli olmayan ilk elmasların bulunduğu Brezilya tarafından gölgede bırakılmıştır. Şu anda Hindistan'ın en önde gelen madenlerinden biri Panna'da bulunmaktadır. ⓘ
Birincil yataklardan (kimberlitler ve lamproitler) elmas çıkarılması 1870'lerde Güney Afrika'daki Elmas Tarlalarının keşfinden sonra başlamıştır. Üretim zaman içinde artmış ve o tarihten bu yana toplam 4.500.000.000 karat (900.000 kg) elmas çıkarılmıştır. Bu miktarın yüzde yirmisi son beş yılda çıkarıldı ve son 10 yılda dokuz yeni maden üretime başladı; dört tanesi de yakında açılmayı bekliyor. Bu madenlerin çoğu Kanada, Zimbabve, Angola ve bir tanesi de Rusya'da bulunmaktadır. ⓘ
ABD'de Arkansas, Colorado, New Mexico, Wyoming ve Montana'da elmas bulunmuştur. 2004 yılında ABD'de mikroskobik bir elmasın keşfedilmesi, Ocak 2008'de Montana'nın uzak bir bölgesinde kimberlit borularından toplu numune alınmasına yol açmıştır. Arkansas'taki Crater of Diamonds State Park halka açıktır ve dünyada halkın elmas arayabileceği tek madendir. ⓘ
Günümüzde ticari açıdan en uygun elmas yatakları Rusya (çoğunlukla Sakha Cumhuriyeti'nde, örneğin Mir borusu ve Udachnaya borusu), Botsvana, Avustralya (Kuzey ve Batı Avustralya) ve Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde bulunmaktadır. British Geological Survey'e göre 2005 yılında Rusya küresel elmas üretiminin neredeyse beşte birini gerçekleştirmiştir. Avustralya en zengin elmaslı borulara sahiptir ve Argyle elmas madenindeki üretim 1990'larda yılda 42 metrik ton ile en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Kanada'nın Kuzeybatı Toprakları'nda ve Brezilya'da da aktif olarak çıkarılan ticari yataklar bulunmaktadır. Elmas arayıcıları dünya çapında elmas taşıyan kimberlit ve lamproit boruları aramaya devam etmektedir. ⓘ
Siyasi sorunlar
Siyasi açıdan daha istikrarsız olan bazı Orta Afrika ve Batı Afrika ülkelerinde devrimci gruplar elmas madenlerinin kontrolünü ele geçirmiş ve elmas satışlarından elde ettikleri geliri operasyonlarını finanse etmek için kullanmışlardır. Bu süreçte satılan elmaslar çatışma elmasları ya da kanlı elmaslar olarak bilinmektedir. ⓘ
Elmas alımlarının Orta ve Batı Afrika'daki savaş ve insan hakları ihlallerine katkıda bulunduğu yönündeki kamuoyu endişelerine yanıt olarak Birleşmiş Milletler, elmas endüstrisi ve elmas ticareti yapan ülkeler 2002 yılında Kimberley Süreci'ni başlatmıştır. Kimberley Süreci, çatışma elmaslarının bu tür isyancı gruplar tarafından kontrol edilmeyen elmaslarla karışmamasını sağlamayı amaçlamaktadır. Bu da elmas üreticisi ülkelerin elmas satışından elde ettikleri paranın suç veya devrim faaliyetlerini finanse etmek için kullanılmadığına dair kanıt sunmalarını gerektirmektedir. Kimberley Süreci piyasaya giren çatışma elmaslarının sayısını sınırlamada kısmen başarılı olmuş olsa da, bazıları hala piyasaya girebilmektedir. Uluslararası Elmas Üreticileri Birliği'ne göre, çatışma elmasları ticareti yapılan tüm elmasların %2-3'ünü oluşturmaktadır. Kimberley Süreci'nin etkinliğini engelleyen iki büyük kusur bulunmaktadır: (1) Afrika sınırları boyunca elmas kaçakçılığının nispeten kolay olması ve (2) teknik olarak savaş halinde olmayan ve bu nedenle elmasları "temiz" kabul edilen ülkelerde elmas madenciliğinin şiddet içeren doğası. ⓘ
Kanada Hükümeti, Kanada elmaslarının doğrulanmasına yardımcı olmak için Kanada Elmas Davranış Kuralları olarak bilinen bir yapı kurmuştur. Bu, elmaslar için sıkı bir takip sistemidir ve Kanada elmaslarının "çatışmasız" etiketinin korunmasına yardımcı olur. ⓘ
Genel olarak maden kaynaklarının sömürülmesi, bir ülkeye sağladığı sosyo-ekonomik faydalara karşı tartılması gereken, geri dönüşü olmayan çevresel zararlara neden olmaktadır. ⓘ
Sentetikler, simulantlar ve geliştirmeler
Sentetikler
Sentetik elmaslar, topraktan çıkarılan elmasların aksine laboratuvarda üretilen elmaslardır. Elmasın gemolojik ve endüstriyel kullanımları kaba taşlar için büyük bir talep yaratmıştır. Bu talep, yarım yüzyıldan uzun bir süredir çeşitli işlemlerle üretilen sentetik elmaslar tarafından büyük ölçüde karşılanmıştır. Ancak son yıllarda önemli boyutlarda mücevher kalitesinde sentetik elmaslar üretmek mümkün hale gelmiştir. Moleküler düzeyde doğal taşlarla aynı olan ve sadece özel ekipmana sahip bir gemologun farkı anlayabileceği kadar görsel olarak benzer olan renksiz sentetik değerli taşlar yapmak mümkündür. ⓘ
Piyasada bulunan sentetik elmasların çoğu sarı renktedir ve yüksek basınçlı yüksek sıcaklık (HPHT) olarak adlandırılan işlemlerle üretilir. Sarı renk nitrojen safsızlıklarından kaynaklanır. Mavi, yeşil veya pembe gibi diğer renkler de üretilebilir; bunlar bor ilavesinden veya sentez sonrası ışınlamadan kaynaklanır. ⓘ
Sentetik elmas büyütmenin bir diğer popüler yöntemi de kimyasal buhar biriktirmedir (CVD). Büyüme düşük basınç altında (atmosferik basıncın altında) gerçekleşir. Bir gaz karışımının (tipik olarak 1 ila 99 metan ila hidrojen) bir odaya beslenmesini ve bunların mikrodalgalar, sıcak filament, ark deşarjı, kaynak torcu veya lazerle ateşlenen bir plazmada kimyasal olarak aktif radikallere bölünmesini içerir. Bu yöntem çoğunlukla kaplamalar için kullanılır, ancak birkaç milimetre boyutunda tek kristaller de üretebilir (resme bakın). ⓘ
2010 yılı itibariyle, yılda üretilen 5.000 milyon karat (1.000 ton) sentetik elmasın neredeyse tamamı endüstriyel kullanım içindir. Yılda çıkarılan 133 milyon karat doğal elmasın yaklaşık %50'si endüstriyel kullanım içindir. Madencilik şirketlerinin giderleri doğal renksiz elmaslar için karat başına ortalama 40 ila 60 ABD doları iken, sentetik üreticilerin giderleri sentetik, mücevher kalitesinde renksiz elmaslar için karat başına ortalama 2.500 ABD dolarıdır. Bununla birlikte, bir alıcı fantezi renkli bir elmas ararken sentetikle karşılaşma olasılığı daha yüksektir çünkü sentetik elmasların neredeyse tamamı fantezi renkliyken, doğal elmasların yalnızca %0,01'i fantezi renklidir. ⓘ
Yüksek basınçlı yüksek sıcaklık tekniği ile yetiştirilen çeşitli renklerde sentetik elmaslar
Kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle yetiştirilen elmastan kesilmiş renksiz mücevher ⓘ
Simulantlar
Elmas simülatörü, elmas görünümünü taklit etmek için kullanılan elmas olmayan bir malzemedir ve diamante olarak da adlandırılabilir. Kübik zirkonya en yaygın olanıdır. Değerli taş mozanit (silisyum karbür), üretimi kübik zirkonyadan daha maliyetli olsa da elmas simülatörü olarak kullanılabilir. Her ikisi de sentetik olarak üretilir. ⓘ
Geliştirmeler
Pırlanta geliştirmeleri, doğal veya sentetik pırlantalar (genellikle mücevher olarak kesilmiş ve parlatılmış olanlar) üzerinde gerçekleştirilen ve taşın gemolojik özelliklerini bir veya daha fazla şekilde iyileştirmek için tasarlanmış özel işlemlerdir. Bunlar arasında inklüzyonları gidermek için lazerle delme, çatlakları doldurmak için dolgu macunu uygulaması, beyaz bir elmasın renk derecesini iyileştirmek için yapılan işlemler ve beyaz bir elmasa fantezi renk vermek için yapılan işlemler yer alır. ⓘ
Kaplamalar, kübik zirkonya gibi bir elmas simülatörüne daha "elmas benzeri" bir görünüm vermek için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu tür maddelerden biri elmas benzeri karbon olup, elmasınkine benzer bazı fiziksel özelliklere sahip amorf karbonlu bir malzemedir. Reklamlar, böyle bir kaplamanın bu elmas benzeri özelliklerin bir kısmını kaplanmış taşa aktaracağını ve böylece elmas simülantını geliştireceğini öne sürmektedir. Raman spektroskopisi gibi teknikler böyle bir işlemi kolayca tanımlayacaktır. ⓘ
Tanımlama
İlk elmas tanımlama testleri, elmasın üstün sertliğine dayanan bir çizik testini içeriyordu. Bir elmas başka bir elması çizebileceğinden bu test tahrip edicidir ve günümüzde nadiren kullanılmaktadır. Bunun yerine, elmas tanımlama üstün termal iletkenliğine dayanır. Elektronik termal problar, gemoloji merkezlerinde elmasları taklitlerinden ayırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu problar ince bir bakır uca monte edilmiş bir çift pille çalışan termistörden oluşur. Bir termistör ısıtma cihazı olarak işlev görürken diğeri bakır ucun sıcaklığını ölçer: test edilen taş bir elmas ise, ucun termal enerjisini ölçülebilir bir sıcaklık düşüşü üretecek kadar hızlı iletecektir. Bu test yaklaşık iki ila üç saniye sürer. ⓘ
Termal sonda elmasları benzerlerinin çoğundan ayırabilirken, sentetik veya doğal, ışınlanmış veya ışınlanmamış vb. çeşitli elmas türlerini ayırt etmek daha gelişmiş, optik teknikler gerektirir. Bu teknikler, termal iletkenlik testini geçen silisyum karbür gibi bazı elmas simülatörleri için de kullanılır. Optik teknikler doğal elmaslar ile sentetik elmasları birbirinden ayırabilir. Ayrıca işlenmiş doğal elmasların büyük çoğunluğunu da tanımlayabilirler. "Mükemmel" kristaller (atomik kafes düzeyinde) hiçbir zaman bulunamamıştır, bu nedenle hem doğal hem de sentetik elmaslar her zaman kristal büyümelerinin koşullarından kaynaklanan ve birbirlerinden ayırt edilmelerini sağlayan karakteristik kusurlara sahiptir. ⓘ
Laboratuvarlar bir elmasın kökenini belirlemek için spektroskopi, mikroskopi ve kısa dalga ultraviyole ışık altında lüminesans gibi teknikler kullanır. Ayrıca tanımlama sürecinde kendilerine yardımcı olması için özel olarak üretilmiş aletler de kullanırlar. Her ikisi de DTC tarafından üretilen ve GIA tarafından pazarlanan iki tarama cihazı DiamondSure ve DiamondView'dir. ⓘ
Sentetik elmasları tanımlamak için üretim yöntemine ve elmasın rengine bağlı olarak çeşitli yöntemler uygulanabilir. CVD elmaslar genellikle turuncu bir floresan ile tanımlanabilir. D-J renkli elmaslar, İsviçre Gemmoloji Enstitüsü'nün Elmas Tespit Cihazı aracılığıyla taranabilir. D-Z renk aralığındaki taşlar, De Beers tarafından geliştirilen bir araç olan DiamondSure UV/görünür spektrometre ile incelenebilir. Benzer şekilde, doğal elmaslarda genellikle sentetik elmaslarda görülmeyen yabancı madde kalıntıları gibi küçük kusurlar ve hatalar bulunur. ⓘ
Elmas türü tespitine dayalı tarama cihazları, kesinlikle doğal olan elmaslar ile potansiyel olarak sentetik olan elmaslar arasında bir ayrım yapmak için kullanılabilir. Sentetik olma ihtimali olan elmasların özel bir laboratuvarda daha fazla araştırılması gerekir. Ticari tarama cihazlarına örnek olarak D-Screen (WTOCD / HRD Antwerp), Alpha Diamond Analyzer (Bruker / HRD Antwerp) ve D-Secure (DRC Techno) verilebilir. ⓘ
Etimoloji, en eski kullanım ve bileşim keşfi
Elmas ismi Eski Yunanca: ἀδάμας (adámas), 'düzgün, değiştirilemez, kırılamaz, evcilleştirilemez', ἀ- (a-), 'değil' + Eski Yunanca: δαμάω (damáō), 'alt etmek, evcilleştirmek'ten türemiştir. Elmasın ilk olarak yüzyıllar önce Penner, Krishna ve Godavari nehirleri boyunca önemli alüvyon yataklarının bulunduğu Hindistan'da tanındığı ve çıkarıldığı düşünülmektedir. Elmaslar Hindistan'da en az 3.000 yıldır bilinmektedir ancak büyük olasılıkla 6.000 yıldır bilinmektedir. ⓘ
Elmaslar, antik Hindistan'da dini simgeler olarak kullanıldığından beri değerli taşlar olarak değer görmüştür. Oyma aletlerinde kullanımları da insanlık tarihinin erken dönemlerine kadar uzanmaktadır. Elmasların popülaritesi 19. yüzyıldan bu yana artan arz, gelişmiş kesme ve parlatma teknikleri, dünya ekonomisindeki büyüme ve yenilikçi ve başarılı reklam kampanyaları nedeniyle artmıştır. ⓘ
1772 yılında Fransız bilim adamı Antoine Lavoisier, güneş ışınlarını oksijen atmosferindeki bir elmas üzerinde yoğunlaştırmak için bir mercek kullandı ve yanmanın tek ürününün karbondioksit olduğunu göstererek elmasın karbondan oluştuğunu kanıtladı. Daha sonra 1797'de İngiliz kimyager Smithson Tennant bu deneyi tekrarladı ve genişletti. Elmas ve grafitin yanmasının aynı miktarda gaz açığa çıkardığını göstererek, bu maddelerin kimyasal eşdeğerliğini ortaya koydu. ⓘ
Ayrıca bakınız
- Derin karbon döngüsü
- Diamondoid
- Elmasların listesi
- En büyük kaba elmasların listesi
- Minerallerin listesi
- Süper sert malzeme ⓘ
- Elmas Nasıl Bir Taştır ?23 Aralık 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. ⓘ
Kitaplar
- C. Even-Zohar (2007). Madenden Metresine: Uluslararası Elmas Endüstrisinde Kurumsal Stratejiler ve Hükümet Politikaları (2. baskı). Madencilik Dergisi Yayınları.
- G. Davies (1994). Elmasın özellikleri ve büyümesi. INSPEC. ISBN 978-0-85296-875-8.
- M. O'Donoghue (2006). Gems. Elsevier. ISBN 978-0-7506-5856-0.
- M. O'Donoghue ve L. Joyner (2003). Değerli taşların tanımlanması. Büyük Britanya: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-5512-5.
- A. Feldman ve L.H. Robins (1991). Elmas Filmlerin ve İlgili Malzemelerin Uygulamaları. Elsevier.
- J.E. Field (1979). Elmasın Özellikleri. Londra: Academic Press. ISBN 978-0-12-255350-9.
- J.E. Field (1992). Doğal ve Sentetik Elmasın Özellikleri. Londra: Akademik Basın. ISBN 978-0-12-255352-3.
- W. Hershey (1940). The Book of Diamonds. Hearthside Press New York. ISBN 978-1-4179-7715-4.
- S. Koizumi, C.E. Nebel ve M. Nesladek (2008). CVD Elmasın Fiziği ve Uygulamaları. Wiley VCH. ISBN 978-3-527-40801-6.
- L.S. Pan ve D.R. Kani (1995). Elmas: Elektronik Özellikler ve Uygulamalar. Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-0-7923-9524-9.
- Pagel-Theisen, Verena (2001). Elmas Derecelendirmenin ABC'si: El Kitabı. Antwerp: Rubin & Son. ISBN 978-3-9800434-6-5.
- R.L. Radovic, P.M. Walker ve P.A. Thrower (1965). Karbon kimyası ve fiziği: bir dizi ilerleme. New York: Marcel Dekker. ISBN 978-0-8247-0987-7.
- M. Tolkowsky (1919). Elmas Tasarımı: Işığın Elmas İçinde Yansıması ve Kırılması Üzerine Bir Çalışma. Londra: E. & F.N. Spon.
- R.W. Wise (2016). Mücevher Ticaretinin Sırları: Uzmanların Değerli Taşlar Rehberi (İkinci baskı). Brunswick House Press. ISBN 978-0-9728223-2-9.
- A.M. Zaitsev (2001). Elmasın Optik Özellikleri: Bir Veri El Kitabı. Springer. ISBN 978-3-540-66582-3. ⓘ
Tarih
Erken
Süs boncuklarını delmek için kullanılan elmasların süreci MÖ 2. binyıla kadar uzanır. Yemen'de çalışan arkeologlar, MÖ 1200'den MS 1. yüzyıla kadar, MÖ 1000'den 600'e kadar çift elmaslı sondaj yaparken, Hajar ar Rayhani bölgesinde elmas delme kanıtlarına sahip boncuklar kazdılar. Çift elmas matkap tekniği, MÖ 600'den (MÖ 7. yy) önce Batı Hindistan'da mevcuttu. Ayrıca Güney Tayland’dan M.Ö. 400’lere giden çift elmaslı delme tekniğine dair kanıtlar da vardır. 1700'lerde Brezilya'da elmas keşfedilmeden önce, elmasların çıkarıldığı tek yer Hindistan'dı. Hindistan'daki elmaslara yapılan ilk atıflar Sanskritçe metinlerden gelir. Kautilya'nın Arthashastrası Hindistan'daki elmas ticaretinden bahseder. MÖ 4. yy'a tarihlenen Budist eserler, pırlantayı tanınmış ve değerli bir taş olarak tanımlar, ancak elmas kesiminin detaylarından bahsetmez. 3. yüzyılın başlarında yazılan bir başka Hint tarifi, bir elmasın istenen nitelikleri olarak güç, düzenlilik, parlaklık, metalleri çizme yeteneği ve iyi kırılma özelliklerini belirtir. Kalkutta, Orta Hindistan'da elmas için önemli bir ticaret merkeziydi. ⓘ
Özellikleri
Karat
Elmasın tartılmasında ölçü birimi olarak karat kullanılır (1 karat 200 miligrama eşittir). Bir karat, 200 miligram‘dır (yaklaşık 0,007 onssn avoirdupois olarak tanımlanır). Bir karatın yüzde birine (0.01 karat veya 2 mg) eşit olan "nokta" birimi, genellikle bir karattan küçük elmaslar için kullanılır. Diğer her şey eşit olduğunda, karat ağırlığı arttıkça karat başına fiyat artar, çünkü daha büyük elmaslar hem daha nadirdir hem de değerli taşlar olarak kullanım için daha çok arzu edilir. ⓘ
Karat İngilizce olup Arapçası Kırat'tır. Kırat keçiboynuzu çekirdeğidir. Bu çekirdeklerin ağırlıkları birbirinin aynı olması sebebiyle 1 gr'dan küçük ağırlıkların ölçüsünde kullanılmaktaydı. ⓘ
Karat başına fiyat, artan boyutla doğrusal olarak artmaz. Bunun yerine, taşın karat ağırlıkları etrafında keskin sıçramalar vardır çünkü bir referans taşından biraz daha ağır olan elmaslara talep, sadece daha hafif olanlardan çok daha yüksektir. Örneğin, 0.99 karatlık bir pırlantanın karat başına fiyatı, talep farklılıkları nedeniyle karşılaştırılabilir 1.01 karatlık pırlantadan önemli ölçüde daha az olabilir. Haftalıkelmas fiyat listesi, Rapaport Elmas Raporu, New York, Rapaport Group CEO'su Martin Rapaport tarafından farklı elmas kesimleri, berraklıkları ve ağırlıkları için yayınlanır. Günümüzde fiili (ingilizce:de facto) perakende fiyat temel çizgisi olarak kabul edilir. Kuyumcular, elmasları genellikle Rapaport fiyatı üzerinden anlaşmalı indirimlerle takas eder (örneğin, "R -%3"). Mücevher pırlantalarının toptan ticaretinde, karat genellikle satılık çok sayıda pırlantayı belirtmek için kullanılır. Örneğin, bir alıcı 100 carat (20 g), 05-carat (1.000 mg), D–F, VS2-SI1, mükemmel kesimli elmasların siparişi verebilir, bu yaklaşık özelliklerde 200 (100 carat (20 g) toplam kütlede) elmas satın alma isteğini belirtir. Bu nedenle, elmas fiyatları (özellikle toptancılar ve diğer endüstri profesyonelleri arasında) genellikle taş başına değil karat başına verilir. Toplam karat ağırlığı (t.c.w.) birden fazla değerli taş kullanıldığında, bir mücevher parçasındaki toplam elmas veya diğer değerli taş kütlesini tanımlamak için kullanılan bir ifadedir. Örneğin pırlanta tek taş küpeler genellikle t.c.w. satışa sunulduğunda, her bir pırlantanın değil, her iki küpedeki pırlantaların kütlesini gösterir. T.c.w. pırlanta kolyeler, bilezikler ve diğer benzer mücevher parçaları için de yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ
Bölümleri
Pırlanta üç bölümden oluşur. Taç, kemer ve külah. ⓘ
Kemerin üstünde bulunan bölüme "Taç" denir. Taç bölümünde 33 adet faset bulunur. Taç bölümünde bulunan fasetlerin sayısı fazla olduğu için, bu bölümde daha fazla yansıma ve parlaklık gözlemlenir. Bundan dolayı taç bölümü, pırlantanın geneline göre daha beyaz görünür. ⓘ
"Kemer" bölümü doğal, cilalı ya da fasetli olabilir. Kemer kalınlığı pırlantanın parlaklığını etkiler. Kalın kemerli bir pırlanta daha mat görünür, ince kemerli pırlanta ise mıhlamaya karşı dayanıksızdır. Kemer, pırlantayı sağlam tutan önemli bir bölümdür. Kemer olmasaydı, pırlanta üretimde kullanılamayacaktı. ⓘ
Kemerin altında bulunan bölüme "külah" denir. Külah bölümünde 24 faset bulunur. Külah bölümü pırlantaya giren ışığın dışarı yansımasını sağlar. Külah ne kadar doğru açıyla kesilmiş ise, pırlantaya giren ışık yansıyarak yine taçtan çıkar. Böylece pırlantada optimum parlaklık sağlanmış olur. ⓘ
Kimi zaman külah ucuna da faset atılabilir. Bu faset ile pırlantanın en hassas kısmı olan külah ucunda oluşabilecek hasarlar önlenmiş olur. Dünyanın en sert madeni olsa da, pırlanta belirli yönlerden gelen darbelere karşı dayanıksızdır ve çabucak kırılabilir. ⓘ
Çap, pırlantanın kemerinin bir uçtan diğer uca kadar olan ölçüsüdür. ⓘ
Derinlik, pırlantanın tabladan külah ucuna kadar olan yüksekliğidir. ⓘ
Biçimleri
Pırlanta'nın birçok kesim biçimi vardır. Yuvarlak, prenses, markiz, baget, oval, asshcer, cushion, damla ve kalp en yaygın kesim biçimleridir. ⓘ
Üretimi
Elmasın kazanılması, diğer minerallerin işlenmesi gibidir. Yalnız kristaller o kadar bol değildir. Çok dağınık olup, tespitleri bile güçtür. Yeryüzüne yakın cevherler olduğu gibi, 300 metre derinlerde olan cevherler de vardır. Cevher kayaları, borular daldırılarak kırılır. Çıkarılan balçıklı, kumlu cevher iki ameliyeden geçirilir. Cevher önce yoğun bir sıvıda yüzdürülür. Çok ağır olan mineraller dibe çöker. Daha sonra kumlu-çamurlu karışım bir nevi elekte aşağı-yukarı titreşim verilerek, elmasın dibe çöktürülmesi sağlanır. ⓘ
Ayrı bir sistemle hem kesilmiş, hem de parlatılmış hale getirilebilen yegane mineral, elmastır. Birçok elmas kristali kendiliğinden pırlanta olacak şekildedir. Fakat bir kısmı da kesilmek zorundadır. Kesilmesi dikkat ve titizlik ister. Elmasların kıymeti dört faktörle ilgilidir: Kesilme, renk, büyüklük (karat) ve berraklıktır. Çatlak olup olmaması da çok önemlidir. Çünkü, çatlaklık, ışık girişini zorlaştırmaktadır. Sarı ve kahverengi elmaslar pek istenmez. Pembe, menekşe rengi ve yeşil elmaslar çok makbuldur. Kesilme şekli belki de en mühim faktördür ve parça büyüklüğü ile kıymeti artar. De Beers, dünyanın en büyük üreticisi İngiliz bir firmadır. ⓘ
Sertifikaları
Dünyaca itibar ve ün sahibi olan pırlanta sertifikaları:
- HRD (Hoge Raad voor Diamant) - Pırlanta Üst Kurulu
- IGI - Uluslararası Gemoloji Enstitüsü
- GIA - Amerika Gemoloji Enstitüsü
- AGSL - Amerikan Mücevher Sosyetesi Laboratuvarları
- IDL - Uluslararası Pırlanta Laboratuvarı ⓘ
Kullanılışı
Elmas ziynet eşyası olarak ve yüzük taşı olarak çok yaygın bir şekilde kullanılır. Elmasın güzelliği eskilerin de çok dikkatini çekmiş ve hatta hastalık ve zehirlenmeyi önlediği sanılmıştır. Elmasın esas kıymeti kesme tekniğinin gelişmesinden sonra (17. yüzyılın sonlarına doğru) başlamıştır. Elmasın kesilmesi yine elmasla yapılmaktadır. Ziynet eşyalarından başka endüstriyel aletlerde de elmas kıymetini devam ettirmektedir. Endüstride kullanılan miktarı % 75-80 kadardır. Fakat kıymet olarak % 25-30 civarındadır. Endüstride cam kesici, taş yontucu, delici ve perdahlayıcı aletlerde kullanılır ⓘ
Sentetik elmas
Elmasın karbon olduğu anlaşılınca, kömürün, grafitin elmasa dönüştürülebileceği düşünülerek, bu hususta birçok çalışmalar yapıldı. Nitekim bugün, grafitin elmasa dönüştürülmesi mümkündür. Termodinamik hesaplamalar grafitin elmasa dönüştürülmesi için en az 10.000 atmosfer basınç gerektiğini göstermiştir. Bununla beraber ilk defa H.Tracy Hall tarafından 1955 yılında 100.000 atmosfer basınç altında 2500 °C sıcaklıkta ve krom katalizör kullanılarak sentetik elmas elde edilmiştir. Ancak parçalar genellikle küçük ve siyah renkli olup, nâdiren mücevher evsafında olabilmektedir. 1962’de yapılan bir çalışmada 200.000 atmosfer basınç ve 5000 °C sıcaklıkta katalizörsüz olarak grafit elmasa dönüştürülmüştür. ⓘ
Sentetik elmasın üretimi için gerekli olan yüksek sıcaklık ve basınç şartları patlayıcılardan faydalanılarak elde edilir. Sentetik elmas üreticilerinden Du Pont Company bu tekniği uygular. ⓘ
Galeri
İşlenmiş elmas
Bazı elmas şekilleri
Hope elması
Elmas bir yüzük. ⓘ
Wikimedia Commons'ta Elmas ile ilgili çoklu ortam kategorisi bulunur. ⓘ