登録日：2011/06/26(日) 04:13:56
更新日：2023/09/29 Fri 13:20:55NEW!
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ダイヤモンド ダイヤ 宝石 鉱物 鉱石 結晶 炭素 c 金剛石 ◇ ◆ 誕生石 4月 比喩 ふつくしい トランプ ダイヤモンドは砕けない クレイジー・ダイヤモンド ディアルガ さめはだ 金剛番長 三菱 タユタマ キュアダイヤモンド 悪魔将軍 完璧超人 完璧超人始祖 絶縁体 半導体 最硬 4c 歪みねえな 鑢 ダイヤモンドパワー 油「馴染む。実に！馴染むぞ！」 ジョズ 悪運ダイヤ 金剛賢者 プリンセス・プリンセス だいたい窒素のせい 削れない項目 うまく言えないけど宝物だよ ゴリラモンド ダイヤモンドは砕けない←砕ける ミラージュマン 四面体構造 ダイヤモンド型結晶 メレシー ディアンシー サトノダイヤモンド
ダイヤモンド (diamond) とは鉱物の一つ。
和名:金剛石
記号表記:◇◆(トランプのダイヤ)
語源はギリシア語のadamas(アダマス＝征服できないの意)から。
4月の誕生石で、石言葉は『不屈』『永遠の絆』『深い愛』など。
◆主な特徴
綺麗で高価
最硬の鉱物
割れやすさは水晶と同等
(ハンマーであっさり砕ける)
電気を通さない
◆概要
組成が炭素の元素鉱物の一つ。この炭素系元素鉱物は他に黒鉛(グラファイト)がある。
見た目が全く違うが、これは炭素の結晶構造の違いによるもの。
ダイヤモンドは正四面体格子の三次元結晶、黒鉛は六方格子の平面の層。
双方とも結合力は強いのだが、この立体と平面の構造の違いは硬度などの性質に大きく影響する(後述)。
炭などの無定形炭素の同素体は、上記二つの混合物に不純物を含んだものである。
なおダイヤモンドが炭素の同素体であることを証明したのは、かのフロギストン説を否定した科学者ラボアジェ。実際にダイヤモンドを燃焼させて証明したらしい。
◆天然ダイヤモンドの生まれ
ダイヤモンドは、地中深くの1500℃～2000℃／5～6万気圧という高温高圧下で黒鉛などの炭素塊が変化して出来る。
これがキンバーライト(マントル起源の火成岩)によって、一気に地表付近まで移動することで人が採掘可能となるのである。
しかしキンバーライトは古い地質構造の安定陸塊にしか存在しない。日本でダイヤモンドが採掘されないのはこのため。
天然ダイヤモンドは菱形をしている。トランプのダイヤがあの形なのはそれに由来する。
◆性質
◇硬度
これまでの実験研究の結果から、『天然で最も硬い物質』とされている。
勘違いしやすいが、「硬い＝砕けにくい」ではない。
ダイヤモンドは「モース硬度」や「ヌープ硬度」が飛び抜けて高いのである。
- モース硬度
鉱物に対する硬さの尺度の一つで、「あるもので引っ掻いたときの傷つきにくさ」を指す。
評価は10段階(修正モース硬度は15段階)だが、1と2、9と10の間には大きな差がある。
- ヌープ硬度
こちらは「押し込みに対する硬さ」。
ダイヤモンドの針で対象の表面を一定の力で押し、出来た溝の大きさで硬さを決める。
ダイヤモンドの場合、モース硬度10(最硬)／ヌープ硬度8000(最硬)。
対して、二番目に硬い鉱物コランダム(鋼玉)はモース硬度9、ヌープ硬度2000。
つまり、ダイヤモンド以外ではダイヤモンドに傷をつけることはできず、
ダイヤモンドなら何でも傷つけることが可能というワケである。
人間の爪(2.5)に銅製硬貨(3.5)、プラチナ(4.5)、果ては水晶(7)だろうがルビーやサファイア(9)だろうが構わず傷つけてしまえるのだ。※括弧内はモース硬度
なので宝石類を一緒くたに保管するのはやめよう。
◇靱性
物質の粘り強さ≒割れ欠けに対する抵抗力。
ダイヤモンドは7.5。
低くはないが水晶が同じ値、ルビーやサファイアは8とダイヤモンドより高い。
これが前述した「最硬の鉱物だがハンマーで砕ける」理由の一つ。
◇劈開性
鉱物の特定方向への割れやすさのこと。鉱物では大まかに「完全」「明瞭」「不明瞭」「なし」の4区分があり、完全に近いほど簡単に割れる。
ダイヤモンドはこれが4方向に完全。
つまり正八面体の面に対して平行に、簡単に割れる。ハンマーで砕けるもう一つの理由である。
Q.つまり『ダイヤモンドは傷つきにくく割れやすい』？
A.その通り。逆に、自然金は傷つきやすく(モース硬度3)割れにくい(劈開なし)。
ダイヤモンドは砕けない(笑) まあ砕けないからこそ"クレイジー"ダイヤモンドなんだろうが。
◇安定性
ここでは薬品や光線による変化に対しての強さを指す。
ダイヤモンドは硫酸、塩酸などでは変化せず、日光に長年さらしても変化しない。
常温常圧で準安定状態だが、同条件では黒鉛の方がより安定する。
◇屈折率
ダイヤモンドの屈折率は2.42。
次いで高いガーネット(1.70～1.89)やルビー、サファイア(1.758～1.770)を大きく上回る。
その高い屈折率により内部で光が反射を繰り返し、独特の輝きを生む。
ただし、原石のままではその屈折と反射を活かせない。それを最も美しく見えるように磨いたものをブリリアントカットと呼ぶ(※後述)。安価な人造宝石キュービックジルコニア(二酸化ジルコニウム：2.13)に肉薄された上、新たな人造宝石モアッサナイト(炭化ケイ素：2.65〜2.69)の登場で完全に負けてしまったのは密に、密に
◇分散率
波長の異なる光を分離させる性質。プリズムを想像してもらえると分かりやすいだろう。
ダイヤモンドは0.044で、上述の屈折率ほどではないが、それでも数多ある鉱物の中では高い部類。
こちらもダイヤモンド独特の輝きに関わる要素で、反射した光が虹色になる「ディスパージョン（もしくはファイア）」と呼ばれる効果を生む。
ちなみに分散率がダイヤモンドより高い鉱物はスフェン(チタナイト/楔石：0.055)やデマントイド(ガーネットの一種：0.057)、スファレライト(閃亜鉛鉱：0.156)などがあるが、いずれも硬度の低さという弱点がある。でも結局キュービックジルコニア(0.060)とモアッサナイト(0.104)なら先の例と違って硬度という弱点なしでダイヤモンドに勝る。ただ後者に関してはこの値が高すぎてうるさく見えるという人もいるっちゃいるが……。
◇電気抵抗率
電気をどれだけ通しにくいか。金属だったら値が低い→通しやすく、ゴムのような絶縁体は値が大きい→通しにくい。
自由電子を持つ黒鉛は良く通す部類なのだが、ダイヤモンドは炭素の持つ価電子が全て結合に使われており、
構造欠陥によって大きなばらつきを示すものの、純粋なダイヤモンドでは>10^12Ω・mと非常によい絶縁性を示す。
……だが、ダイヤモンドの物性の面白さの真骨頂は高い絶縁性のみではない。
ダイヤモンドに微量の異なる元素をドープする(混ぜ込む)ことで電気抵抗率を下げることができ、半導体として扱う研究が盛んに行われている。
半導体はp型とn型の2種類の半導体を組み合わせることで様々な機能を持つ素子になるが、もちろんダイヤモンドでも両方を作り出せる。
微量のホウ素をドープしたダイヤモンド(後述のブルーダイヤモンドと同じもの)だとp型半導体に、微量のリンをドープしたダイヤモンドだとn型半導体にすることができる。
2021年頃主流のケイ素半導体に比べて熱に強く、高速な計算を行うことができる……かもしれないとの理論的な計算がなされていたが
2022年に実用可能な試験サンプルが出来上がるなど現実に「ダイヤモンド半導体回路」の実用化は近づきつつあり
もし成功すればダイヤモンドはコンピューター系のパーツである「高度電算回路部品」としての需要も生じる様になるだろう。
◇熱伝導率
価電子をすべて使った強固な共有結合に起因して、熱伝導率はとても高い。
触れれば瞬時に体温を奪うため触れれば冷たさを感じ、殆どの類似石と比べても高いため厳密な機械を使って鑑定にも用いられる。類似石のなかでは熱伝導率が最も高いモアッサナイトでさえダイヤモンドと比べればかなり低い…が、熱慣性値はダイヤモンドの範囲に収まっており、一部の機械では見分けがつかなかったりする
◆4C
宝飾用ダイヤモンドの品質評価の国際基準のこと。
カラー(Color)、クラリティ(Clarity)、カラット(Carat)、カット(Cut)の頭文字から「4C」。
◇カラー
薄黄色から始まり、無色透明に近くなるほど高評価。評価は23段階。
カラーダイヤモンドの場合は上記の23段階評価は適用されず、色自体がライトピンクやファンシーインテンスグリーンといった言葉で評価される。（市場価値は色次第で無色よりも高くなる）
◇クラリティ
透明度のこと。傷や内包物により評価が上下する。11段階評価。
◇カラット
重さのこと。1カラット＝0.2g。勘違いしやすいが、大きさではない。
◇カット
唯一職人の腕が評価される要素で、ラウンド・ブリリアントカットのみの評価となる。5段階評価。
※ラウンド…円形という意味。ラウンド以外にはオーバル（楕円形）やマーキス（ラグビーボール状）などが存在。
※ブリリアントカット…ダイヤモンドを最も美しく見せるために光の反射が計算された58面体のカット。
それ以外のカットでは、カットの形状を記した上で研磨状態など部分的な評価が下される。
4C鑑定は、ラウンド・ブリリアントカットが施された無色～薄黄色のダイヤにのみ適用される評価方式である。（それ以外のダイヤは先述の通り対象外の項目は部分的な評価となる）
だが近年では4Cに囚われずに見た目の美しさを重視するなど、評価の基準が見直されてきている。
特にカラーとクラリティはその面が大きく、上位のものは専門家ですら一目では分からないという粗探しの域であり、買い手となる素人には追求するだけ無駄に等しい微差である。
一方でカットについては妥協すると痛い目を見る。カットが悪いと計算された光の反射に狂いが生じるため、たとえ良質な原石もこの一点で台無しになる事がザラなのだ。
そして宝石業界では1カラット当たりの重量単価による取引が多いので、単価の高い石は原石からの目減りを抑えて重さを稼ぐためカットが雑になりがち……という負のコンボが成立する。
厚さが足りずに光が下に逃げて裏側の景色（身に付けた時の肌や衣服の色）が中央に写り込む透け石や、逆に厚すぎて光が横に逃げて中央が暗闇のように黒くなるゴロ石などが典型例。
これらは宝石用ルーペなどの道具がなくても素人の肉眼で簡単に見抜けるので、宝石に触れる機会があった時は思い出してほしい。
逆に大胆にやったものとしては、かつてインドにコ・イ・ヌール（ペルシャ語で「光の山」という言葉が訛ったもの）という巨大なダイヤモンドがあったが、当時は「大きい」以外は微妙な外見だったため、
19世紀にイギリスにわたった際に大胆にカットされてわざわざ約186カラットから105カラットと半分近くにされてしまった（しかし輝きは増した）ほど。
またダイヤモンドに限った話ではないが、見た目の美しさを重視する風潮に乗っかって、内包物の目立つダイヤを「天然の証だから」、カットの良くないダイヤを「個性があるでしょ」などと、さも市場価値が高いかのように客を言いくるめようとする悪質業者もいるので要注意。
重要なのは「見た目の美しさ重視＝4Cはお役御免」ではなく、思考停止で4項目全てが高評価な物を推すのをやめ、買い手の好みや用途に応じて譲れない項目と妥協できる項目を適切にすり合わせる事だろう。
Q.ダイヤモンドって硬いのにどうやってカットするの？
A.宝石の加工では劈開性がかなり重要になる。
ダイヤモンドはこれを利用して割れやすい方向に手を加えることでカットができるのだ。この割れやすい方向を石目と言う。仮面ライダーWのジュエルドーパントの弱点でもあったので、それを見て知った人も多いのでは？
しかし、言い換えれば劈開性のある鉱石はカットの形がある程度制限されることになる。
これを無視してカットすると、研磨や日常生活で割れてしまう可能性を多分に含むことになる。
劈開性が無いものはこの性質を気にせず好きな形にできるが、当然劈開性を利用したカットは不可である。
Q.何でそんなに硬い？
A.結晶構造を思い出してほしいのだが、
ダイヤモンドの炭素原子は4本の手(＝結合)で他の炭素原子と繋がっていて、炭素原子と手は正四面体の重心と頂点に位置する。
この距離と角度(0.15nm、109.5度)が安定した状態の歪みない形であり、
三次元的にいくつも繋がることで、非常に壊れにくい硬さが生まれている。
ダイヤモンドの場合、この正四面体が集まった構造が立方体を成すので『立方晶』とも呼ばれる。
Q.ダイヤモンドより硬いものってない？
A.理論上はある。ロンズデーライト(六方晶ダイヤモンド)と呼ばれるもので、黒鉛を爆発的加圧加熱(隕石落下など)した際に生じる。
ダイヤモンドとの違いはその結晶構造。個々の分子構造(正四面体)は変わらないが、結合すると黒鉛と同じような六方晶を成す。
つまり平面と立体のいいとこ取りをしたものなのだ……が、モース硬度は3、または7～8。
あれ？下がった？
否、これは生成の際に不純物が含まれてしまうため。
不純物が完全に省かれた物なら通常のダイヤモンドより58％硬いと予想されている。
Q.炭素ならダイヤモンドも燃える？
A.燃える。というか800～900℃で気化して燃え尽き二酸化炭素になる。
これは結晶構造が高熱伝導性の構造でもあるため。
Q.触るとベタベタひっつくよ？
A.それはダイヤモンドの親油性が非常に高いから。
触って皮脂がつくと輝きを損なうが、洗剤で洗えば元に戻る｡
◆カラーダイヤモンド
文字通り色のついたダイヤモンド。
通常の無色透明～黄褐色が、何らかの理由で別の原子を取り込んで結晶構造が変化した場合、カラーになると推測されている。科学的証明は未だない。
◇色と構造の一例
◆／◆…窒素原子が取り込まれ、その隣の炭素原子が欠けた状態。
◆…取り込んだ窒素原子2個に挟まれた炭素原子が欠けた状態。
◆…炭素原子1億個中に5,6個以下の割合(0.05～0.06ppm)でホウ素原子が取り込まれた状態。
◆…取り込んだ窒素原子が、炭素原子100万個に対して10～5500個(10ppm～5500ppm)の状態。
なお、こうしたカラーダイヤも数多くあるが一応は無色透明が基本ということになっており、
このためシャーロック・ホームズの『青い紅玉（The Adventure of the Blue Carbuncle）』では登場する表題のthe Blue Carbuncleが、
「炭素の結晶」とダイヤモンドのような説明がありながら「普通なら赤いのに青い」という説明もあり、何の宝石なのかシャーロキアン内でもめてたりする。
（なお、「Carbuncle」自体はラテン語で「小さな炭」という意味で（特に丸い形状の）赤い宝石を指す。*1）
◆…ブラックダイヤは肉眼で確認できない微量元素が要因ではない。
内部に鉱物(黒鉛や鉄鉱石)などが多く含まれ、これらの鉱物の色を反映して黒く見えるのである。
このダイヤモンドは劈開性を持たず、普通の単結晶ダイヤモンドより割れにくい。
また普通のダイヤモンドより需要は少ないが、天然で黒いダイヤモンドは珍しいため高値がつくこともある。
カーボンスポットだらけで黒く見えるダイヤモンドや、石炭のことをブラックダイヤモンドと言う事例もある。
ちなみに、1カラットのダイヤモンドは、96億×1兆個の炭素原子から成っている。
◆価値と希少性
ダイヤモンド、特に宝飾用途の物が高価なのは宝飾品としての加工費や天然産出物である事の保証費、
そして市場を荒らされない様にする為デビアス社などの会社によって採掘・価格調整されているためであり、実際は希少性はあまりない。
鉱物としての純粋な希少性であれば、ダイヤモンドより産出量の少ないルビーやエメラルドのほうが高いといえる。
もっとも、あまりに珍しすぎると十分な量が仕入れられず商売にならない。世間にいくら綺麗だとアピールした所で店に現物が並んでいなければどうしようもないのだ。
あと、だれも持ってないものだとそもそも欲しがる人が出てくるのかさえも怪しい。
なのでダイヤモンド、およびルビー、サファイア、エメラルドの「四大宝石」は多すぎず珍しすぎずの商売にぴったりな産出量といったところだ。
これらより珍しい宝石は往々にして、宝飾市場には出回らず専ら石単体で売買されるコレクターズアイテム止まりになりがちである。
なお工場で生産されている人工ダイヤモンド（多くは研磨など工業用途）は安価で取引されている。
というのも先述の通り物質としてはどこにでも有る炭素の塊なので、現代の技術力なら炭素を含む原料から不純物を除き必要な高圧力で圧縮すれば簡単に生成出来るからだ。
一応それでも正体が炭素と判明してから安定した生産に漕ぎ着けるまで、工業用の砂粒サイズで約150年、宝飾用のサイズと品質（人工ダイヤモンドは不純物により黄ばんでしまうのが課題だった）は約200年の歳月を要したが。
ちなみに先のデビアス社も昔から人工ダイヤモンドを研究しており、ついには市場の住み分けを図るべく自らの手で宝飾用人工ダイヤモンドを売り始め、天然ダイヤモンドの価値を維持するべく目を光らせている*2。
また近年では遺灰や遺骨・遺髪などからダイヤを精製したメモリアルダイヤモンドといったものまである。
もはや錬金術の域にまで達してしまっているが、それだけダイヤモンドの輝きは人々を魅了してやまないのだろう。
追記・修正はダイヤを36個持ってる方お願いします。
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▷ コメント欄
*1 ただし本編のthe Blue Carbuncleはガラスに角で傷がつけれる描写があるので明らかにカットされている。*2 ダイヤモンドも元を正せばただの立方晶単結晶炭素、新しくもなんともない物質である。それを天然品と人工品を分けることに法的な正当性はなく、また環境問題や社会問題を引き起こすものでもない合成ダイヤモンドを規制することは困難である。そうなれば合成ダイヤモンドを増やしすぎないために出来ることは少なく、他社に先んじて高品質・低価格な方法を見つけ出し、その製法を特許として保護するくらいしかないのだ。
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