Diamanten

Fach:
Chemie

Art der Arbeit:
Hausarbeit

Jahrgang:
Klasse 10/Realschule

Note:
2+

Begründung:
"Die Ausarbeitung stellt eine gelungene Zusammenfassung des Themas da. Allerdings haben die Texte nichts in dem Anhang verloren!" (Ich hatte in dem Anhang noch jeweils kleine Informationstexte zu den einzelnen Bildern bereitgestellt. Diese darf man natürlich nur in den eigentlichen Text mit einbringen. Vor knapp 2 Jahren war mir das noch unklar. Von der Struktur und Ausdrucksweise lässt sich sicherlich etwas verbessern.)

Inhaltsverzeichnis/Gliederung:

1) Definition und Herkunft
- Was ist ein Diamant?
- Namensentstehung
- Fundorte und Verwendung

2) Entstehung von Diamanten
- Untersuchungen zur Entstehung
- Chemische Prozesse

3) Aufbau und Wert
- Die Struktur
- Bekannte Diamanten

Anhang
Quellenangaben


Ausarbeitung der einzelnen Unterthemen:

Definition und Herkunft

Was ist ein Diamant?
Diamanten sind ein natürlich vorkommender Feststoff und zählen dabei als ein Mineral, welches aus unseren Elementen besteht (In dem Fall aus Kohlenstoff). Ein Diamant ist also nichts anderes, wie eine chemische Verbindung, die durch geologische Prozesse bzw. bei der Entstehung/Entwicklung unserer Erde durch Zufall entstanden ist. Zu erkennen ist ein Diamant an seiner meist „Oktaeder-Kristall“ förmigen Erscheinung (ansonsten tetraeder- oder würfelförmig), sowie an seiner Transparenz und Farblosigkeit. Nur Diamanten mit Verunreinigungen (Ein Diamant mit unerwünschten Stoffanteilen) wie zum Beispiel mit Stickstoff, kann jede mögliche der uns bekannten Farben zum Vorschein bringen.

Zudem gelten die Diamanten als der härteste Stoff der Welt mit 10 Mohs (Einheit der Schleif-Härte von Edelsteinen), gefolgt von Korund (9 Mohs) und Topas (8 Mohs). Da die Diamanten jedoch durch ihre unterschiedlichen Formen eine unterschiedliche Härte zu Stande bringen, ist die Möglichkeit gegeben, Diamanten mit Diamanten zu schleifen. Eine weitere Besonderheit liegt darin, dass Diamanten die höchste Wärmeleitfähigkeit von allen Mineralien besitzen. Das gemessene Gewicht eines Diamanten wird in Karat angegeben. Dabei entspricht: 1 Karat = 0,200 Gramm


Namensentstehung
Der Begriff „Diamant“ hängt mit der Härte dieses Edelsteines zusammen. Lateinisch sagt man auch in Einzahl „Diamanten“. Und dieses Wort lässt sich im griechischen auf „Adamas“ übersetzen, was dort wiederum so viel wie „unbezwingbar“ bedeutet.


Fundorte und Verwendung
Diamanten sind an der Erdoberfläche zu finden, wenige Meter unter der Erde, jedoch nur in sehr geringer Häufigkeit. Um gezielt diese wertvollen Edelsteine abzubauen, werden meist Minen angefertigt, aber auch kleine Steine werden durch das „Sieben und Auswaschen“ gewonnen. Die meisten Diamanten wurden in unserer heutigen Zeit in Russland, Afrika, Australien und Kanada gefunden. Damalige Lagerstätte dieser Mineralien waren aber auch Brasilien und Indien.

Diamanten werden nicht nur wegen ihrem guten Aussehen als Schmuck verwendet, sondern auch wegen der Stabilität als Werkzeug. So wird beispielsweise ein Diamant zu einer Bohrer-Spitze geschliffen, für eine Maschine, die sich durch Gestein bohrt.
So etwas ist besonders nützlich für das Bauen von Lagerungsstätten von Atommüll.


Entstehung der Diamanten

Untersuchungen zur Entstehung
Trotz vielen wissenschaftlichen Untersuchungen sind sich die Forscher und Wissenschaftler noch nicht ganz einig, wie genau jeder einzelne Entstehungsprozess von Diamanten abläuft. Und dies ist nicht nur bei diesen Mineralien der Fall. Auch andere, weniger untersuchte Edelsteine wie Smaragde und Rubine ergeben bei den Theorien der Entstehungs-Reaktionen Uneinstimmigkeiten. Man hat allgemein herausgefunden, dass Diamanten unter Mindesttemperaturen von 1300 - 1500 Grad Celsius entstehen. Außerdem herrschen laut Wissenschaftlern sehr starke Druckverhältnisse, ca. um das 66000-fache von normalem Luftdruck.
Dies geschieht alles ca. 150km tief unter der Erde. Damit dabei aber ein Diamant entstehen kann, müssen sich im oberen Erdmantel gewisse Bestandteile zu einem bestimmten Prozent-Ansatz vermissen, was die Entstehung umso geringer
macht. Hierbei ist die Rede von ultramafischen Gesteinsschichten (Getrocknetes Magma/Lavagestein), wie „Peridotit und Eklogit“. Dennoch zählt die Entstehung des Diamanten zu der wohl bekanntesten aller Edelsteine.


Zugehörige, chemische Prozesse
Die Forscher behaupten, es gibt mehrere Arten der genauen Reaktion von Diamanten. Darunter momentan 3 bekannte. Dennoch handelt es sich bis jetzt immer nur um schwer zu vermutende Prozesse, ohne einen genauen Nachweis.

Doch allgemein kommen die unterschiedlichen Möglichkeiten auch auf Gemeinsamkeiten. Denn die Forscher sagen, es findet in allen 3 möglichen Vorgängen eine Reduktion von Kohlenstoffdioxid (Co²) in den gemischten Gesteinsschichten statt. Ein Diamant ist also nichts anderes als wie ein Stück Kohle, „ein ganz gewöhnliches Material“. Die Atome der speziellen Gesteinsmischung und der Kohle nehmen unter dem starken Druck und unter der Hitze Elektronen auf, wobei sich das Aussehen der Kohle verändert. Wie der Prozess chemisch nun genau abläuft, ist jedoch von den Wissenschaftlern noch unumstritten. Deshalb mag der Vorgang anfangs auch nur schwer vorzustellen zu sein, jedoch ist es im Prinzip das gleiche Beispiel wie Wasser und Eis. Es ist beides dasselbe – es ändert nur seinen Zustand. Genau so kann sich nach den Theorien ein Diamant auf gleiche Art wie er entstanden ist auch wieder in Kohle umwandeln. Mit den richtigen Mitteln könnte man also auch künstliche Diamanten herstellen. Damit nun ein entstandener Diamant zu den aller obersten Erdschichten gelangt, muss es erst zu der Entstehung eines „Pipes“ kommen. Dies ist nichts anderes, als wie der Durchgang, der die Lava in Sekundenschnelle zu einem Vulkan befördert. Nur das diese Durchgänge nicht unbedingt zu einem Vulkan führen müssen, sondern auch schon wieder in Erdschichten enden können. Dies bedeutet auch, dass nur die wenigsten entstandenen Diamanten nach oben gelangen, da sich nicht überall in der Erde solche Pipes befinden.



Aufbau und Wert

Die Struktur des Diamanten
Die „Einzigartigkeit“ des Diamanten ergibt sich durch das sehr dichte Atomgitter, welches auch zu der äußerst guten und weltbesten Stabilität beiträgt. Durch die
3 unterschiedlichen Diamant-Formen existieren 3 unterschiedliche Gitter.

[Lücke]

Texte die im Anhang falsch platziert waren:

Somit gehören die Diamanten ebenfalls dem „Kubisches System“ an, welches eines von 7 Kristallsystemen darstellt. Es besagt, dass der Kristall bzw. das Gitter 4 dreizählige Drehachsen besitzt. Auf folgendem Bild wird dieses Gitter dargestellt:

Hierbei handelt es sich um das Atomgitter eines Diamanten mit kubischem Aufbau.

Zudem besitzt dieses Atomgitter eine gegenseitig durchdringende, flächenzentriede Anordnung, was man jedoch alles auf einem
2 dimensionalen Model nur sehr schlecht erkennen kann.

Kurz und verständlich gesagt: Gedanklich basiert dieser Aufbau auf nichts anderem als wie eine Bienenwabe, nur 3 dimensionaler gesehen und vorausgesetzt, man betrachtet das Atomgitter-Model von der richtigen Perspektive.

Bekannte Diamanten
Insgesamt existieren ca. 20 weltweit bekannte Diamanten, die fast alle in Indien und Südafrika gefunden wurden. Dazu zählen beispielsweise „Großmogul“, der schon im Jahre 1605 gefunden wurde, aber auch der 3106 Karat schwere „Cullinan“. Außer dem wurde bereits noch kein Diamant gefunden, der auch nur 1/3 so schwer ist.

Das Atomgitter des Diamanten
Die gegenseitige Bindung der Atome des Diamanten sorgt für Gleichgewicht der sogenannten „Anziehungs- und Abstoßkräfte“, die zwischen den Atomen herrschen. Eine der 4 dreizähligen Drehachsen, die für die Stabilität sorgt, wurde auf dem Bild (rechts) als Dreieck markiert. Anders gesagt lastet somit die Atom-Struktur auf sich selbst. Durch den rechts gezeigten Aufbau ist es jedoch nur sehr schwer diese Struktur zu durchbrechen bzw. auseinander zu reisen.


Quellenangaben

Thema 1
(Wikipedia, Diamant)
http://de.wikipedia.org/wiki/Diamant
(Wikipedia, Mineral)
http://de.wikipedia.org/wiki/Mineral
(Wikipedia, Geologie)
http://de.wikipedia.org/wiki/Geologisch
(BREDDE, Wissenswerte Diamant Informationen)
http://www.diamanten-breede.de/Diamant:_:34.html
(Schmuck Markt - Karat, Definition)
http://www.schmuckmarkt.ch/pages/sch...ant_karat.html
(Wikipedia, Härteprüfung nach Mohs)
http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4...fung_nach_Mohs
(Eigenes Wissen aus dem Chemie-Unterricht Jahrgang 9)


Thema 2
(Diamant.de – Entstehung der Diamanten)
http://diamant.de/entstehung-der-diamanten
(Mineralienatlas - Diamanten)
http://www.mineralienatlas.de/lexiko...ineral=Diamant
(Wikipedia, Reduktion)
http://de.wikipedia.org/wiki/Reduktion_(Chemie)
(Lay – Der Diamant und seine Entstehung)
http://www.steinschmuck.de/edelstein...diamanten.html
(Eurosachwert – Diamant, Vorkommen)
http://eurosachwert.de/main.php?id=2&sid=4
(Wissen macht Spaß – „Ein Diamant – Ein Stückchen Kohle“)
http://www.wissen.lauftext.de/die-na...hen-kohle.html


Thema 3
(Wikipedia, Kubisches Kristallsystem)
http://de.wikipedia.org/wiki/Kubisches_Kristallsystem
(Eurosachwert – Diamant, Vorkommen)
http://eurosachwert.de/main.php?id=2&sid=4
(EGbeck - Elektronenpaarbindung)
http://www.egbeck.de/chemkurs/skripten/cs11-13.htm
(Wikipedia, Diamant)
http://de.wikipedia.org/wiki/Diamant