Diamant – dědictví bohů
25. 11. 2011
Snad žádný jiný kámen nedokázal natolik ovlivnit životy lidí, jako naprosto prozaická modifikace uhlíku – diamant. Díky svým unikátním vlastnostem, tvrdosti a třpytu, představoval od doby prvního objevu zhmotnění nepřekonatelné moci a síly, slávy a lásky, stejně jako společenského uznání. Pro kdysi nevysvětlitelné fyzikální vlastnosti se věřilo, že diamanty mají magické a léčivé schopnosti. Proto byly považovány za přímé dědictví bohů a za jediné oprávněné vlastníky určeni králové a panovníci.
J. Bond – překlad:
Vítejte v pekle, Blowfelde.
Filip: Jedním z nejdůležitějších i nejpodivuhodnějších prvků, které vytvářejí náš svět, je uhlík. Přestože zdaleka nepatří k nejrozšířenějším, najdeme jej všude kolem.
Tereza: V atmosféře je například součástí známého skleníkové plynu oxidu uhličitého.
Filip: Tento plyn pohlcuje i voda. Je tedy součástí hydrosféry.
Tereza: Uhlíkem doslova překypuje biosféra – sféra života. Pozemský život je založen na atomech uhlíku.
Filip: Uhlík je základem všech organických sloučenin, a tedy i nezbytnou součástí všech živých organizmů na naší planetě.
Tereza: Například lidské tělo je z dvaceti procent uhlík.
Filip: Na uhlíku je založena celá současná světová energetika.
Tereza: Na uhlíku je závislá doprava, chemický průmysl. Většinou díky uhlíku máme světlo a teplo našich domovů.
Filip: Dnes známe už deset miliónů organických sloučenin.
Tereza: Uhlík najdeme i hluboko pod námi – je součástí zemské kůry, zemského pláště i samotného jádra naší planety.
Filip: V litosféře je uhlík součástí mnoha minerálů.
Tereza: Velice známé a důležité jsou však dvě základní formy čistého uhlíku – grafit a diamant.
Doc. RNDr. Emil Jelínek, CSc., Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta UK v Praze: Grafit, který je velmi měkký, má strukturu šesterečnou a v ní je každý atom uhlíku spojen se třemi sousedními atomy. V té hexagonální struktuře to tvoří takové vrstvy a mezi těmi vrstvami jsou jen slabé van der Waalsovy vazby, takže ty vrstvy po sobě kloužou a grafit můžeme výhodně využít pro psaní tužkou.
Tereza: V posledních dvaceti až třiceti letech se ve výzkumných laboratořích zrodily uměle vytvořené nové formy čistého uhlíku. Z grafitu byl získán grafen.
Filip: Představuje jedinou nebo jen několik vrstev atomů uhlíku, uspořádaných do šestiúhelníkového tvaru. Grafen je jedním z nejpevnějších materiálů na světě.
Tereza: Až se podaří zvládnout jeho levnou hromadnou výrobu, mohly by se z něj vyrábět ještě rychlejší mikroprocesory, mnohem účinnější solární články, supravodiče při pokojové teplotě …
Filip: … a snad také lana pro kosmické výtahy na oběžnou dráhu nad Zemí.
Tereza: Vypařováním grafitu nebo tepelným rozkladem uhlovodíků laserem vznikají jiné umělé uhlíkové látky – fullereny. Mají tvar koulí nebo elipsoidů, složených z pěti- a šestiúhelníků s atomy uhlíku ve vrcholech.
Filip: Fullereny jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikálním vlivům. Krystalická forma fullerenu ze šedesáti atomů, zvaná fullerit, je dokonce tvrdší než diamant.
Tereza: Také možnosti fullerenů se zatím podrobně zkoumají. Jsou velkým příslibem pro techniku supravodivosti i pro výrobu léků proti AIDS.
Filip: Z vrstvičky grafenu už vědci dokážou utvořit nepatrné uhlíkové nanotrubičky. Mají průměr od jednoho po sto nanometrů.
Tereza: Očekává se, že se z nich budou vyrábět velmi pevné a zároveň lehké kompozitní materiály a tkaniny, …
Filip: … ultraminiaturní tranzistory anebo ideální hmota pro skladování vodíku pro palivové články.
Tereza: Kde se vlastně vzal ten podivuhodný prvek, který je základem veškerého pozemského života?
Filip: V jádrech obrovských i menších hvězd se ke konci jejich života termojaderné palivo mění z vodíku na stále těžší chemické prvky. U menších hvězd – jen trochu větších než naše Slunce – se tento proces zastaví u uhlíku.
Tereza: Jádro se ochlazuje a hvězda se mění na bílého trpaslíka. Pokud jej doprovází hvězdný průvodce, trpaslík od něj přebírá hmotu a nakonec vybuchne jako supernova. Všechny vzniklé prvky jsou rozmetány do okolního vesmíru.
Filip: A z nich se časem vytvoří planety.
Filip: Z části čistého uhlíku vznikl na Zemi také grafit.
Tereza: Tento pozoruhodný nerost odolává vysokým teplotám, dobře vede elektrický proud, ale je velice měkký.
Filip: Podobně jako mastek je na prvním, nejnižším stupni desetidílné Mohsovy stupnice tvrdosti.
Tereza: Také na jejím nejvyšším, desátém stupni je nerost z uhlíku. Diamant.
Doc. RNDr. Emil Jelínek, CSc., Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta UK v Praze: Tenhle minerál je vlastně také čistým uhlíkem, ale má úplně jinou strukturu. Je krychlový, to znamená, že každý uhlík v jeho struktuře je vázán se čtyřmi sousedními uhlíky a tvoří vlastně takové čtyřstěny v té krychlové struktuře.
Tereza: Krychlová struktura a pevné vazby mezi atomy určují jedinečné fyzikální vlastnosti diamantu. Kromě nejvyšší známé tvrdosti mezi nerosty má také vysokou hustotu – 3,5 gramu na centimetr krychlový.
Filip: Má nejvyšší tepelnou vodivost mezi látkami vůbec, odolává kyselinám. Má vysoký index lomu světla. Proto se už od pradávna používal k výrobě šperků.
James Bond – překlad:
Povězte mi, veliteli, jak daleko sahají vaše znalosti v oblasti diamantů?
No, nejtvrdší látka, nalezená v přírodě, řeže sklo, nabídka k manželství, myslím, že dívkám úspěšně nahradí psa. Asi tolik.
Doc. RNDr. Emil Jelínek, CSc., Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta UK v Praze: Ten diamant, aby vznikl, potřebuje velmi vysoké tlaky. A ty na zemském tělese panují pouze v zemských hlubinách.
Tereza: Ke svému vzniku diamanty potřebují ohromné tlaky tří GigaPascalů a více. Takové tlaky se vyskytují v hloubkách 100 až 200 kilometrů pod povrchem.
Filip: Vznik diamantů je spojen s žhavým nitrem naší planety. Diamanty krystalizují v hloubkách ve žhavém magmatu. Jsou to tmavé horniny, pocházející až ze svrchního zemského pláště.
Tereza: K zemskému povrchu spolu s diamanty vstoupily v mohutných útvarech zvaných sopouchy. Jsou to tělesa mrkvovitého tvaru, která se směrem k povrchu rozšiřují.
Filip: Tato magmatická aktivita se projevovala pod starou kontinentální zemskou kůrou, která tvoří geologické útvary, zvané štíty v Kanadě, Brazílii, Skandinávii, na Sibiři, v Austrálii a v Africe. Tam všude jsou dnes naleziště diamantů.
Tereza: Červené krystaly granátu a zelené části pyroxenu – to je hornina eklogit. Je to jakási uzavřená kabina ve výtahu z temné roztavené horniny, která diamanty dopravila k povrchu.
Filip: Podobně jako jiný typ výtahové kabiny – peridotit. Ten se často vyskytuje i na našem území, bohužel však u nás diamanty neobsahuje.
Tereza: Velká díra – nejslavnější důl na diamanty u jihoafrického města Kimberley. Právě podle něj dostala jméno kimberlit i roztavená magmatická hornina, vynášející diamanty k povrchu.
James Bond – překlad:
Osmdesát procent diamantů na světě pochází z dolů v Jižní Africe. Většina se dobývá v šachtách v diamantonosných horninách v hloubkách až sedm set metrů. Celý proces od začátku až do konce probíhá pod velmi přísným dozorem. Je to nezbytné opatření, přestože si průmysl zakládá na oddanosti svých pracovníků, kterým poskytuje výhody a sociální služby. Je tam stálý tým lékařů, sester a dokonce zubařů. Další!
Tereza: Letíme směrem k souhvězdí Kentaura, na jižní hvězdné obloze.
Filip: Poměrně nedaleko naší Sluneční soustavy, ve vzdálenosti pouhých padesát světelných let, tu astronomové nedávno objevili podivnou hvězdu. Diamantovou hvězdu.
Tereza: Má průměr jen asi čtyři tisíce kilometrů a je složena z krystalického uhlíku. Kdysi to byla jasná hvězda, podobná našemu Slunci.
Filip: Na konci svého života, když spotřebovala veškeré nukleární palivo, se zhroutila a zbylo z ní jen toto nesmírně stlačené žhavé uhlíkové jádro, kterému astronomové říkají bílý trpaslík.
Tereza: Diamantová hvězda neustále pulsuje a díky tomu mohli astronomové odhalit složení jejího nitra. Tento dosud největší známý diamant v naší Galaxii však nezůstane jediný.
Filip: I naše Slunce se asi za pět miliard let promění na bílého trpaslíka. A po dalších dvou miliardách let se i on změní na obří diamant. A ten tu zůstane navždy.
James Bond – překlad: Hvězda Jižní Afriky. 83,5 karátu surový, 47,5 karátu vybroušený.
Tereza: Michael s Filipem v Rovensku pod Troskami ve východních Čechách. Co za tím vězí?
Michael: Dobrý den, pane Patočko. Michael Londesborough, těší mě. Podám vám levou ruku, protože tady v pravé mám pro vás něco. Totiž já jsem slyšel, že můžete nám pomoci. Tady jsou tři diamanty, nediamanty. My potřebujeme vědět, který je ten pravý.
Josef Patočka ml., Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Podíváme se na to.
Michael: Takže pouhým okem rozpoznáte diamant a nepravý diamant?
Josef Patočka ml., Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Pouhým okem se to pozná zhruba na devadesát procent. Ale abychom se ujistili, tak ho můžeme vyzkoušet testerem. Tester funguje na základě tepelné vodivosti diamantu a ukáže nám, jestli je to diamant nebo není. Tak tento kámen je diamant. A tento kámen stoprocentně diamant není.
Michael: Stoprocentně diamant není …
Josef Patočka ml., Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Podíváme se ještě na tenhle.
Michael: Je trošku hrubý.
Josef Patočka ml., Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Toto diamant je.
James Bond – překlad:
Ráda vás zase vidím. Kam tentokrát?
Do Amsterdamu.
Do Amsterdamu? To je báječné. Musím dětem přivézt fotky kanálů.
Proste a bude vám dáno, paní Whistlerová.
Tím končí dnešní hodina, pánové.
Michael: Abychom z toho udělali šperk …
Tereza: Michael s Filipem tedy mají v rukou skutečný diamant. Má tento kámen dostačující kvalitu, aby z něj vznikl šperk?
Filip: Diamant putuje pod mikroskop. I tentokrát spokojenost. Tento kámen patří ke dvaceti procentům diamantů, které jsou vhodné jako diamanty šperkové.
Tereza: Zbývajících osmdesát procent se používá k výrobě průmyslových nástrojů.
Filip: Dlouho se diamantové šperky osazovaly pouze surovými kameny. Nejtvrdší nerost nikdo nedokázal opracovat.
Tereza: Změna nastala až na přelomu 14. a 15. století. Vlámský klenotník Lodewijck van Bercken použil k řezání a broušení diamantu nástroj stejně tvrdý – jiný diamant.
Filip:Tak to je ten náš šutr.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Co byste s tím, pánové, chtěli udělat?
Michael: Nějaký pěkný šperk.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Tak se na to podíváme, co z toho půjde vybrousit.
Tereza:
Vybroušením se surový kámen změní k nepoznání. Kolik procent původní hmotnosti však nakonec zbude?
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Zůstane vám kolem 35.
Filip: Ježíš, aby to vůbec bylo vidět.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: To bude. A zbytek skončí ve filtru.
Michael: Tady dole někde?
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Ano, tam dole.
Filip: To my si vezmeme s sebou. To je taková škoda…
James Bond – překlad:
Vzdávám se. Vím, že diamanty jsou v těle. Ale kde?
To je prosté, doktore Lightere.
Měj se Jamesi. Ozvi se.
Tereza: Broušení začíná označením řezných rovin. Brusič musí rozhodnout, jak bude kámen opracovávat.
Filip: Upnutí do speciálních kleští.
Tereza: Zatímco se roztáčí ocelový kotouč s vrstvičkou diamantového prachu a oleje, brusič znovu kontroluje první brusnou operaci.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Diamant má 57 facet s tabulkou.
Filip: Nejčastěji používaným brusem je kulatý briliant. Má 32 facet …
Tereza: … nebo-li plošek …
Filip: … na korunce …
Tereza: … horní části briliantu, …
Filip: … a 24 facet v pavilonu, …
Tereza: … tedy na dolní části briliantu, zakončené špičkou.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Některý jde rychleji, některý pomaleji. Ale všechno to je na hodiny.
Filip: Jak se brusiči diamantů objevili v českých zemích? Začátkem 20. století se sem vypravili zkušení brusiči z Belgie. Dozvěděli se o zručnosti a uměleckém citu zdejších brusičů českého granátu.
Tereza: V Turnově založili školu brusičů a vychovali skupinu dobrých řemeslníků. Někteří z nich od 50. let 20. století pracovali ve státní firmě Precioza Turnov.
Filip: Josef Patočka se svými syny se po roce 1989 se vrátil k práci v soukromé firmě.
Tereza: Na tomto automatu kámen prochází zakulacováním. Zde dostává svůj typický kulatý tvar.
Karel Patočka, Brusírna diamantů, Rovensko pod Troskami: Z tříkarátové suroviny se vybrousí karátový kámen, který trvá zhruba čtyřicet hodin.
James Bond – překlad:
Přece nezabiješ Jamese Bonda a budeš čekat na poldy. Ty diamanty přece musíme dostat ven. A rychle!
Kde jsou?
Včera ráno mi je předala malá stará paní.
Tereza: Z Rovenska pod Troskami jsme se přesunuli do Turnova. Jsme v ateliéru šperkaře a klenotníka Tomáše Procházky.
Filip: Chtěli jsme prsten nebo obojek?
Michael: Hlavně mu ukaž kámen.
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: Udělal jsem oboje.
Filip: Oboje jste dělal.
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: Máte přívěšky i prsteny.
Filip: Já vytáhnu ten kámen. Já jsem si ho tady do ponožky, abych ho neztratil.
Michael: Tak co říkáte?
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: No tak ten je nádherný. To je macek. Čistý, krásný.
James Bond – překlad:
To si teda troufáš, že se tu ukazuješ. Necháš mě dvě hodiny tvrdnout v herně, abych čekala na neexistující diamanty. A co sakra dělá moje černá paruka v bazénu?
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: To je další krok…
Tereza: Teď s námi sledujte vznik prstenu podle vzoru, který si Michael s Filipem vybrali.
Filip: Tomáš Procházka jej vytváří technologií tzv. ztraceného vosku. Nejprve se z tvrdého vosku připraví model budoucího prstenu.
Tereza: Voskový model slouží k výrobě odlévací sádrové formy. Když forma ztvrdne, voskový model uvnitř se roztaví a z formy se vylije.
Filip: V tavicí peci se roztaví kov, z něhož se budoucí prsten odlije.
Tereza: V peci se mezitím při teplotě 680 stupňů vypálila sádrová forma.
Filip: Pomocí vývěvy v prázdné formě vytvoříme podtlak, aby roztavený kov pronikl do všech jejích částí.
Tereza: Během chvilky se kov vlije do formy. Hotovo.
Filip: Forma s kovem se nechá zchladit na vzduchu a pak prudce ve vodě.
Tereza: Konečný odlitek.
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: Tak tady je náš prsten.
Filip: Ze tří odlitých prstenů sledujeme další kroky u dokončení toho našeho.
Tereza: Zhruba se opracuje kovový povrch.
Filip: Usazení kamene.
Tomáš Procházka, šperkař a klenotník: Tak tohle je jedna z posledních fází, která potřebuje absolutní soustředění. Protože celá práce může přijít vniveč. Když vám praskne takový kámen, tak půl roku vyděláváte jenom na to, abyste si koupil nový. Tady se nesmíme dotknout železem kamene, jinak nám praskne.
Filip: Závěrečná povrchová úprava.
Tereza: Michaelův briliantový prsten je hotov.
Bond – překlad:
Ano, co ses mě chtěla zeptat?
Jamesi, jak sakra dostaneme ty diamanty zpátky dolů?
Filip: Slovo diamant má původ v řeckém adamas – nepřemožitelný. Jeho mystickou sílu objevili a uctívali už staří Egypťané.
Tereza: Diamant je dokonalým symbolem věčného pouta. Tato tradice nekonečné lásky je udržována již několik staletí.
Autoři: Vladimír Kunz, Vít Hájek