Kim cương là gì? Nguồn gốc hình thành của kim cương

Kim cương được coi là loại đá quý cao quý nhất, nổi bật với vẻ đẹp sáng lấp lánh qua thời gian. Loại đá quý này không chỉ có giá trị thẩm mỹ đặc biệt mà còn có giá trị kinh tế rất lớn. Trong bài viết này, Tokigems sẽ giúp bạn đọc tìm hiểu về bản chất, đặc tính vật lý hóa học của kim cương – loại đá quý kỳ diệu này.

Kim cương là gì?

Kim cương là một dạng thù hình của nguyên tố carbon, khác với dạng than chì. Với độ cứng cao và khả năng quang học tuyệt vời, kim cương được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là ngành kim hoàn với những viên kim cương chất lượng cao nhất.

Kim cương được coi là một loại khoáng sản với các tính chất vật lý hoàn hảo. Chúng có thể tạo ra các bề mặt nhám và chỉ có kim cương mới có thể cắt được kim cương, do đó có khả năng giữ bóng bẩy lâu dài. Khoảng 150 triệu cara (30.000 kg) kim cương được khai thác mỗi năm với tổng giá trị lên tới 10 tỷ đô la Mỹ. Ngoài ra, một lượng kim cương nhỏ hơn, khoảng 100.000 kg, được tổng hợp trong phòng thí nghiệm.

Tên “kim cương” có nguồn gốc từ tiếng Hán, với ý nghĩa là “kim loại cứng”, trong khi tiếng Hy Lạp gọi chúng là “admas” có nghĩa là “không thể phá hủy”. Kim cương đã được sưu tầm như một loại đá quý và sử dụng trong các biểu tượng tôn giáo của người Ấn Độ từ hơn 2.500 năm trước. Người cổ đại cũng đã biết sử dụng kim cương để tạo ra các mũi khoan.

Đến thế kỷ 19, khi kỹ thuật giác cắt , đánh bóng kim cương được phát triển và kinh tế thế giới bắt đầu có sự dư giả, nhu cầu làm đẹp đối với kim cương tăng cao, thúc đẩy những nhà kim hoàng tiến hành các chiến dịch quảng cáo rầm rộ cho loại đá quý quý hiếm này.

 

Nguồn gốc hình thành của kim cương

Kim cương được hình thành cách đây khoảng 3,3 tỷ năm, từ các khoáng vật chứa carbon, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao sâu trong lòng đất và dưới đáy đại dương. Cụ thể, quá trình này xảy ra ở độ sâu khoảng 150 km, với áp suất khoảng 490,5 triệu kg và nhiệt độ lên tới 1.200°C. Quá trình diễn ra ở các vùng biển sâu thậm chí còn ở mức nhiệt độ và áp suất cao hơn.

Khi áp suất và nhiệt độ giảm dần, những viên kim cương sẽ dần lớn lên. Nghiên cứu tỉ lệ các đồng vị carbon cho thấy nguồn gốc của kim cương có thể là vô cơ (từ lớp trung gian của Trái Đất) hoặc hữu cơ (từ các loại cây đã chết chìm sâu dưới lòng đất).

Các nhà khoa học ước tính kim cương đã được hình thành trên mặt đất từ 1 đến 3,5 tỷ năm trước. Ngoài ra, kim cương cũng có thể được tạo ra trong các hiện tượng khác có nhiệt độ và áp suất cao, như rơi của các thiên thạch. Những tinh thể kim cương cực nhỏ tìm thấy trong các thiên thạch rơi xuống Trái Đất được dùng để xác định các vùng có thiên thạch rơi.

Để hình thành kim cương tự nhiên, cần có sự tiếp xúc của các vật liệu chứa carbon với áp suất cao, từ 4,41 đến 5,88 triệu tấn (4,5 đến 6 GPa) và nhiệt độ tương đối thấp, từ 900 đến 1.300°C.

Các mỏ kim cương thường được tìm thấy gần những vùng núi lửa hoạt động, khi các dòng nham thạch chứa kim cương được phun lên mặt đất. Các lục địa cổ xưa thường là nơi tìm thấy nhiều mỏ kim cương hơn do chúng chứa những mạch nham thạch cổ nhất.

Xem thêm: Khám phá tìm hiểu bí mật của nghệ thuật giác cắt Kim Cương – Tokigems

Kim cương có nhiều ở đâu?

Khoảng 49% kim cương được khai thác ở Trung Phi và Nam Phi, nhưng một lượng đáng kể cũng được tìm thấy ở Canada, Ấn Độ, Nga, Brazil và Úc. Hầu hết chúng đều xuất hiện ở những miệng núi lửa đã tắt, sâu trong lòng đất, nơi có áp suất và nhiệt độ cao tạo nên cấu trúc tinh thể của kim cương.

Việc khai thác kim cương cũng là nguồn gốc của nhiều tranh chấp, đặc biệt liên quan đến việc các tập đoàn lớn như De Beers nắm giữ độc quyền trong ngành cung cấp, kiểm soát giá cả thị trường.

Cấu trúc hóa học

Kim cương được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên tố carbon (C), với các nguyên tử carbon được sắp xếp khít khao trong một mạng tinh thể lập phương. Chính việc sắp xếp chặt chẽ này của các nguyên tử carbon tạo nên độ cứng và mật độ cao của kim cương, lên tới 10 trên thang độ cứng Mohs, cứng nhất trong tất cả các loại đá quý tự nhiên và nhân tạo.

Nguồn carbon để tạo thành kim cương chủ yếu đến từ các chất hữu cơ như thực vật và carbonat. Khi bị vùi lấp và trải qua các quá trình địa chất, carbon này sẽ biến đổi thành các dạng khác như than bùn, than đá. Nhưng trong môi trường có điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp, các nguyên tử carbon sẽ được nén chặt lại, kết tinh thành kim cương theo mạng lập phương.

Cấu trúc tinh thể lập phương của kim cương tạo nên một môi trường đẳng hướng, với tốc độ truyền ánh sáng cố định theo mọi phương, ứng với chỉ số khúc xạ (RI) là 2.417. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, có thể xuất hiện hiện tượng lưỡng chiết suất bất thường, dẫn tới sự chuyển đổi từ môi trường đẳng hướng sang dị hướng.

Khối lượng riêng của kim cương là 3.50 g/cm3.

Xem thêm: Đá Ruby và Kim Cương tự nhiên loại nào đắt hơn? – Tokigems

Tính chất vật lý

Độ cứng

Kim cương được coi là vật chất cứng nhất trong tự nhiên và nhân tạo, với độ cứng 10/10 trên thang độ cứng Mohs. Điều này đã được biết từ rất lâu, và là nguồn gốc của tên gọi “kim cương” – có nghĩa là “kim loại cứng”.

Những viên kim cương cứng nhất được tìm thấy ở khu vực New England, bang New South Wales, Úc. Những viên này thường nhỏ, được dùng để đánh bóng các viên kim cương khác. Mặc dù cùng là kim cương, chúng có độ cứng khác nhau do quá trình hình thành riêng biệt. Những viên kim cương được hình thành chỉ một lần thường cứng hơn những viên được hình thành nhiều lần, vì các lớp vết khiếm khuyết làm giảm độ cứng.

Độ cứng cao của kim cương đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ xa xưa, như làm mũi khoan, dụng cụ khắc chữ. Chính vì tính chất cứng rắn vượt trội này mà kim cương được sử dụng rộng rãi trong trang sức đá quý, đặc biệt là những món đồ như nhẫn đính hôn và nhẫn cưới, vì nó rất khó bị trầy xước. Các tập đoàn nữ trang hàng đầu cũng luôn đưa ra khẩu hiệu “diamonds are forever” để quảng bá sức hấp dẫn của trang sức đính kim cương.

Độ giòn

Mặc dù có độ cứng cao, kim cương lại chỉ có độ giòn ở mức trung bình. Cấu trúc tinh thể của kim cương không chịu được lực va đập, dễ bị vỡ trong quá trình sử dụng.

Màu sắc

Kim cương tự nhiên có rất nhiều màu sắc khác nhau, từ không màu đến những màu như xanh dương, xanh lá, cam, đỏ, tím, hồng, vàng, nâu và cả đen. Những màu sắc này thường do sự lẫn tạp chất, đặc biệt là nitơ, trong cấu trúc tinh thể.

Độ bền nhiệt độ

Ở áp suất khí quyển, kim cương không ổn định và có thể phân hủy thành dạng than chì khi đốt ở nhiệt độ khoảng 800°C. Tuy nhiên, với nhiệt độ và áp suất thông thường, kim cương có thể tồn tại trong hàng tỷ năm như tuổi của vũ trụ.

Tính chất quang học

Kim cương có khả năng tán sắc ánh sáng tốt, nhờ chỉ số khúc xạ cao khoảng 2,417 – lớn hơn gấp 1,5 lần thủy tinh thông thường. Điều này tạo ra sự lấp lánh đặc trưng, được miêu tả là “adamantine”, khiến kim cương trở nên vô cùng thu hút.

 

Tính dẫn điện

Trừ kim cương xanh dương, hầu hết các loại kim cương đều là chất cách điện tốt. Tuy nhiên, một số kim cương xanh dương ở Úc lại không dẫn điện do không chứa tạp chất dẫn điện.

Tính dẫn nhiệt

Với cấu trúc tinh thể liên kết chặt chẽ, kim cương có khả năng dẫn nhiệt gần như hoàn hảo.

Kim cương là một món quà quý giá từ thiên nhiên, tượng trưng cho tình yêu vĩnh cửu, sự sang trọng và đẳng cấp. Sở hữu một viên kim cương không chỉ thể hiện sự tinh tế trong gu thẩm mỹ mà còn là một khoản đầu tư thông minh, mang lại giá trị lâu dài. Tuy nhiên, khi mua kim cương, bạn cần lựa chọn cẩn thận, tìm hiểu kỹ về nguồn gốc, chất lượng và giá cả để sở hữu được viên đá quý ưng ý và phù hợp với bản thân.

Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về kim cương.

Xem thêm: Đá moissanite là gì? Nên mua kim cương hay Moissanite? – Tokigems