Edelsteine und Mineralien
Vom Kohlestaub zum Luxus-Schmuck: So entstehen Diamanten
- Aktualisiert: 14.02.2024
- 10:04 Uhr
- Sven Hasselberg
Diamanten üben als Schmucksteine eine magische Anziehungskraft auf uns aus. Aber bis dahin haben natürliche Diamanten einen langen Entstehungs-Prozess vor sich. Wie sie entstehen, was ihren Wert ausmacht und wo sie überall eingesetzt werden.
Das Wichtigste zum Thema Diamanten
Die Bezeichnung "Diamant" kommt vom griechischen Wort "Adamas", was "unbezwingbar" oder "unzerstörbar" bedeutet. Es wurde seit jeher verwendet, um die härteste Substanz zu beschreiben, die zu dieser Zeit bekannt war.
Diamanten sind eine besondere Form von Kohlenstoff. Die ersten sollen bereits 4.000 vor Christus in Indien entdeckt worden sein. 2023 förderte Russland eine Jahresmenge von 18 Millionen Karat und gilt als Spitzenreiter unter den Förderländer. Das Gewicht entspricht ungefähr dem von zwei Nilpferden.
James Bond jagte 1971 in "Diamantenfieber" Schurken. Marilyn Monroe sang 1953 "Diamonds are a girl's best friend", und noch heute feiern Paare nach 60 Jahren ihre Diamant-Hochzeit. Die Faszination an den Steinen ist ungebrochen. 21 Prozent der Deutschen wählen bei Echt-Schmuck Diamanten.
Doch der Diamant kann mehr. Als härtester natürlicher Stoff der Welt wird er in der Industrie als Bohr- und Schneidewerkzeug eingesetzt. Mehr zu den Einsatz-Bereichen von Diamanten erfährst du unten.
Wie entstehen Diamanten?
Natürliche Diamanten entstehen durch die Umwandlung von reinem Kohlenstoff. Das passiert in einer Tiefe von etwa 150 bis 650 Kilometer unter der Erdoberfläche. Der Bildungsprozess eines Diamanten erstreckt sich über viele Millionen Jahre. Sie entstehen in flüssigem Gestein an den Orten der Erdkruste, wo der Druck und die Hitze das erforderliche Niveau erreichen.
Diamanten treten normalerweise in Form von Dodekaedern (12-flächig) oder Oktaedern (8-flächig) auf, es gibt aber auch würfelförmige Steine und andere seltene Formen. Die Kristall-Struktur des Edelsteins verleiht ihm besondere Eigenschaften wie gute Lichtbrechung, Härte und Fluoreszenz-Verhalten.
Vulkanausbrüche förderten die Edelsteine mit Lavaströmen in höhere Schichten und bis an die Oberfläche. Diamanten werden daher auch hauptsächlich in den Gesteins-Auswürfen der Vulkane gefunden. Gelangen Diamanten nach ihrer Bildung nicht relativ schnell an die Erdoberfläche, können sie auch zu wertlosem Grafit zerfallen.
Eine einträgliche Diamant-Mine zu entdecken und errichten, ist extrem teuer. Deshalb stellt die Industrie seit 1953 künstliche Diamanten her.
Synthetische Diamanten
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von synthetischen Diamanten. Unter anderem wird Graphit in einer Presse bei gut 1.500 Grad Celsius unter enormem Druck verdichtet. Das ist ungefähr ein Viertel so heiß wie auf der Sonnenoberfläche. Dieses Verfahren kommt dem natürlichen Entstehungs-Prozess von Diamanten am nächsten und nennt sich HPHT ("Hochdruck/hohe Temperatur" oder "High Pressure/High Temperature"). Die Herstellung dauert nur wenige Tage. Das Endprodukt hat Edelstein-Qualität, allerdings ist es durch die Beimischung von Graphit oft nicht so rein wie ein natürlicher Diamant.
Eine weitere Methode zur Herstellung von Diamanten wird als chemische Gas-Phasen-Abscheidung (Chemical Vapour Deposition oder CVD) bezeichnet. Die so erzeugten Diamanten, weisen eine noch makellosere Qualität auf als natürliche Diamanten. Bei dem chemischen Verfahren wird ein Diamantstück in eine Vakuumkammer platziert und unter Einwirkung eines Mikrowellenstrahls mit Erdgas behandelt. Wenn das Gas auf etwa 2.000 Grad Celsius erhitzt wird, setzen sich Kohlenstoffteilchen auf dem Diamanten ab und haften an ihm. Durch diesen Prozess können Hersteller innerhalb einer Nacht eine perfekte Diamantplatte erzeugen.
2019 soll ein Unternehmen außerdem den ersten Diamanten mit einem 3D-Drucker hergestellt haben.
Japanische Forschende haben 2020 am Computer einen "Pentadiamond" simuliert. Durch eine besondere Atomstruktur im Kristallgitter entstehen hier Fünfecke, die den Penta-Diamanten noch härter, aber gleichzeitig leichter machen. 3D gedruckte "Pentadiamonds" sind auch aktuell noch Gegenstand verschiedener Studien.
Diamanten: Eigenschaften und Härtegrad
Diamant ist eine kubische Modifikation des Elements Kohlenstoff und erreicht auf der Mohshärte-Skala den höchsten Wert von 10. Dieser Wert beschreibt den Widerstand gegen das Ritzen mit scharfkantigen Gegenständen und unterstreicht die außerordentliche Härte dieses Minerals. Zum Vergleich: Korund (Saphir oder Rubine) erreichen auf der Skala eine Mohshärte von 9. Dennoch ist Diamant nicht einfach nur eine Stufe härter, sondern 140-mal härter.
Im Kristallgitter des Diamanten sind die Kohlenstoff-Atome tetraedisch gebunden. Das bedeutet, dass jedes Atom vier symmetrisch ausgerichtete Bindungen zu seinem benachbarten Atom hat. Die Härte des Diamanten kommt von den starken Verbindungen zwischen den Kohlenstoff-Atomen, die als kovalenten Verbindungen bezeichnet werden.
In kovalenten Verbindungen werden die Elektronen paarweise zwischen den beteiligten Atomen geteilt, um ihre äußere Elektronenschalen zu füllen. Die gemeinsamen Elektronen stärken die Bindung zwischen den Atomen. Diese Art der Bindung ist typisch für Nichtmetalle und tritt häufig in organischen Molekülen auf.
Diamanten schleifen: Wie geht das?
Diamant ist das härteste Material und daher wird für den Schliff auch Diamantstaub benötigt. Je nach Form der Kristallbildung (Oktaeder, Tetraeder, Dodekaeder oder Würfel) ergeben sich unterschiedliche Härtegrade innerhalb des Kristalls. Das ist vergleichbar mit Holz: Je nach Ausrichtung der Holzfasern lässt es sich leichter oder schwerer spalten.
Diese Richtungsabhängigkeit der Härte des Diamanten wird als Anisotropie bezeichnet. Das führt auch zu der sehr guten Spaltbarkeit des Diamanten. Spaltbarkeit bezeichnet die Neigung von Mineralien und Kristallen, an bestimmten parallelen Ebenen im Kristallgitter zu brechen. Diese Eigenschaft wurde auch schon vor Jahrhunderten in der Bearbeitung von Diamanten genutzt.
Diamanten: 10 weltberühmte Juwelen
Diamanten: 10 weltberühmte Juwelen
Der größte jemals gefundene Rohdiamant stammt aus Südafrika. Bei seiner Entdeckung 1905 zählte der "Cullinan-Diamant" 3.106 Karat. 1908 wurde er in 105 Teile gespalten. Seinen Namen erhielt er nach dem Minenbesitzer Sir Thomas Cullinan. Die neun großen Teile gehören heute zu den britischen Kronjuwelen. Darunter auch "Der große Stern von Afrika".
Im kleinen südafrikanischen Königreich Lesotho (siehe Bild) fand man den fünftgrößten Rohdiamanten der Welt. 910 Karat hat der "Lesotho Legend". Er wurde erst im Januar 2018 gefunden und dann an der Diamantenbörse von Antwerpen für 34 Millionen Euro verkauft.
Er funkelt, wie sein Name sagt: rosafarben. Der "Pink Star" erzielte bei einer Auktion in Hongkong 67 Millionen Euro und wiegt fast 60 Karat. Davor wurde er bereits einmal für gut 70 Millionen Euro ersteigert. Allerdings munkelt man, dass er beide Male vom Bieter am Ende nicht bezahlt werden konnte und nicht abgeholt wurde.
Der "Beau Sancy" gehörte sowohl Frankreichs Königin Maria von Medici als auch den Königen von Preußen. Auch er stammt wohl aus Indien. Der Name geht auf einen seiner ersten Besitzer zurück. 2012 wurde der 35-Karäter beim Auktionshaus Sotheby's für gut 7,5 Millionen Euro versteigert. Der neue Besitzer wollte anonym bleiben.
Heute im Louvre ausgestellt, hat der "Regent" 140,5 Karat. Ursprünglich stammt er aus Indien und soll 1702 gefunden worden sein. Unter anderem prangte er wohl schon auf dem Paradeschwert Napoleons. 1717 kaufte ihn Herzog von Orleans, der Regent von Frankreich. Daher der Name.
Der "Sun Drop" aus Südafrika gilt mit 110 Karat als der größte gelbe Diamant, der je versteigert wurde. 2011 erzielte er bei einer Genfer Auktion etwas über acht Millionen Euro. Entdeckt wurde er 2010 und ist im "Birnen“- oder auch Tropfenschliff veredelt, wodurch er seinen Namen erhielt.
Um den "Hope" ranken sich viele Legenden. So soll der blaue Stein mit seinen 42 Karat einst aus einer indischen Statue geraubt worden sein und Unglück bringen. Einst befand er sich im Besitz vom Sonnenkönig Ludwig XIV. von Frankreich. Sein Wert wird heute auf ungefähr 250 Millionen Dollar geschätzt. Er liegt im National Museum of Natural History in Washington.
Der "Berg des Lichts“ ist fast 109 Karat schwer und oval geschliffen. Er stammt aus Indien und gelangte zu Kolonialzeiten nach Großbritannien. Heute befindet er sich als Teil der Kronjuwelen im vorderen Malteserkreuz der ehemaligen Krone von Queen Mum, der Mutter von Königin Elizabeth II.
Der "Blaue Wittelsbacher" stammt ebenfalls aus Indien, ist blau und hat 35 Karat. Da er einst dem Bayerischen Herrscherhaus gehörte und Teil der Kronjuwelen war, trägt er dessen Namen. Er wird aber auch Wittelsbacher Graff genannt. Denn der britische Juwelier Laurence Graff ersteigerte ihn 2008 für über 18 Millionen Euro. Gerüchten zufolge soll er ihn für 80 Millionen Euro nach Katar verkauft haben.
Der "Dresdner Grüne": Passend zu seiner Farbe ist der 41-Karäter im Grünen Gewölbe in Dresden zu besichtigen. Er ist in einen Hutschmuck eingearbeitet. Während des spektakulären Einbruchs im November 2019 befand er sich glücklicherweise als Leihgabe im New Yorker Metropolitan Museum und blieb so von dem Raub verschont.
Diamanten-Qualität: Die 4 C bestimmen den Wert
💎 Cut (Schliff): Auch die besondere Bearbeitung hat Einfluss auf den Wert des Diamanten. Ob Treppen-, Tropfen-, Rosen-, Herz- oder Prinzess-Schliff. Sie alle geben den Schmucksteinen etwas Besonderes. Je nach Schliff bricht sich das Licht im Edelstein anders und beeinflusst das Funkeln. Auch Brillanten sind speziell geschliffene Diamanten. Den Brillantschliff gibt es seit 1910. Dahinter verbirgt sich die bekannte Form des spitz zulaufenden Kegels, wie beim Emoji.
💎 Colour (Farbe): Diamanten sind nicht immer klar. Es gibt sie in blau, pink, goldgelb, grün, braun, sogar schwarz. Farben entstehen beispielsweise, wenn der Diamant durch Elemente wie Stickstoff "verunreinigt" wurde oder weil die Gitterstruktur der Kristalle beschädigt ist. Auch Steine, die wir als "farblos" bezeichnen würden, unterteilen Expert:innen nochmals in verschiedene Weißstufen.
💎 Clarity (Reinheit): Bei der Entstehung eines Diamanten kristallisiert nicht aller Kohlenstoff. Das führt zu sogenannten "Einschlüssen". Diese können aber auch Risse oder Spalten, oder auch andere Verunreinigungen sein. Sie lassen den Diamanten dann weniger klar erscheinen. Je größer und sichtbarer diese Einschlüsse sind, desto mehr mindern sie den Wert. Je reiner der Diamant, desto seltener.
💎 Carat (Karat): Das Gewicht eines Diamanten wird in Karat angegeben. Ein Karat ist genau 0,2 Gramm schwer. Diese ungewöhnliche Zahl stammt daher, dass die Steine in der Antike mit dem Gewicht eines Samenkorns des Johannisbrotbaums verglichen wurden. Sein botanischer Name lautet Ceratonia Siliquia. Damit das Gewicht einheitlich ist, wurde 1907 das "metrische Karat" auf 0,2 Gramm festgelegt.
Im Clip: Wie teuer kann ein Diamant sein?
100 Sekunden: Teure Diamanten
Diamanten: Einsatz in Musik, Medizin und Elektronik
💍 Schmuck: Diamanten werden auf Börsen gehandelt. Über die bekannteste und wichtigste im belgischen Antwerpen laufen 80 Prozent des weltweiten Handels. Der Gesamt-Umsatz mit geschliffenen Diamanten betrug im Jahr 2022 weltweit rund 26 Milliarden Euro.
🎶 Plattenspieler: Hier war die Nadel, die den Ton von der Plattenrille abnimmt, mit einem Diamant-Splitter versehen. Solche Nadeln hielten bis zu 1.000 Stunden. Echte Diamanten überlebten übrigens bis zu viermal so viele Musik-Sessions wie künstliche.
🗡 Industrie-Werkzeug: Als härtester natürlicher Stoff der Welt eignet sich der Diamant hervorragend als Bohrkopf und Schneid- oder Fräs-Werkzeug und teilt Glas genauso wie Marmor. Diamant-Pulver wird auch zum Schleifen und Polieren verwendet.
💊 Medizin: Hier wird der Diamant nicht nur als Bohr- oder Schneide-Werkzeug eingesetzt. Neuere Versuche erproben kleinste Diamant-Partikel, sogenannte Nano-Partikel, als Wirkstoff-Träger für Medikamente. Denn ihre Oberfläche lässt sich gut beschichten. Für Menschen gilt das Pulver auch als sehr gut verträglich.
👁 Optik: Weil sie das Licht so gut brechen, sind Diamanten auch bei der Herstellung von optischen Linsen beliebt und werden zum Beispiel in Lasern eingesetzt. Da sie optimal Wärme leiten, bleiben die Linsen bei sehr hohen Temperaturen lange stabil und eignen sich besser als die aus Quarz.
🔌 Halbleiter: Künstliche Diamanten können in Elektro-Bauteilen verarbeitet werden und deren Leistungsfähigkeit verbessern. Bei elektronischen Schaltungen erhöhen sie so die Schaltgeschwindigkeit. Der neue Penta-Diamant könnte hier zum Einsatz kommen.