Kuidas teha teemanti? ({{commentsTotal}})

La legende ehk Legend
La legende ehk Legend Autor/allikas: Reuters/Scanpix

Aafrika läänerannikul asuvast Sierra Leone kaevandusest leiti hiljuti 476-karaadine ehk pea 100 grammi raskune teemant. Ekspertide sõnul on massi poolest tegu suuruselt 29. teemandiga, mis maailmas eales leitud. Särava leiu valguses on kohane meenutada, kuidas teemandid üleüldse looduses tekivad.

Unustage süsi
Selle täpsete üksikasjade üle käib teaduskirjanduses veel elav vaidlus. Kuid kindel on see, et peaaegu ükski poelettidel kohatav vääriskivi pole tekkinud söest. Kuigi mõlema peamiseks koostisosaks on süsinik, erineb nende keemiline struktuur märkimisväärselt. Süsi tekib ühenditest, mis koosnevad peale süsiniku paljudest teistest keemilistest elementidest – muu hulgas lämmastikust, hapnikust, väävlist ja vesinikust.

Teemantide moodustumiseks on vaja aga võrdlemisi puhast süsinikuallikat. Selleks näiteks on süsihappegaas. Lisaainete tekitatud defektid muudavad oluliselt vääriskivide värvust. Ilma ühegi lisandita ja moonutuseta teemandid on värvusetud ja läbipaistvad.

Olemuslikke erinevusi on teisigi. Teemantide vanus ulatub enam kui miljardi aastani. Suurem osa söest moodustus surnud taimedest alles 300 miljoni aasta eest. Söelademed laiuvad horisontaalsete kihtidena kuni paari kilomeetri sügavusel. Teemante leiab vertikaalsetest kimberliiti ja/või lamporiiti sisaldavatest soontest.

Samuti on vaja vääriskivide moodustumiseks äärmuslikku keskkonda – maapinnal valitsevast rõhust ligikaudu 50 000 korda kõrgemat rõhku ja enam kui 1050 °C ulatuvat temperatuuri. Sellised tingimused leiab ligikaudu 150 kilomeetri sügavuselt maakoorest, reeglina mandrilaamade all. Teemantide tekkimiseks peab olema õige nii rõhk kui ka temperatuur. Seeläbi ei saa need moodustuda sugugi mitte kõikjal, vaid võrdlemisi kitsastes vööndites.

Kuid millest teemandid siis ikkagi tekivad?
Parima arusaama järgi reageerivad omavahel süsinikurikkad mineraalid nagu magneesium-ja kaaliumkarbonaat ning räniühendid nagu kvarts ehk ränidioksiid. Selle käigus tekib süsihappegaas, mis saab omakorda laguneda süsinikuks ja hapniku molekulideks (SiO2 + MgCO3 -> MgSiO3 + CO2 ; CO2 -> C + O2). Mõnikord pole viimast vahesammu vaja, vaid vaba süsinik eraldub juba esimese reaktsiooni käigus (SiO2 + MgCO3 -> MgSiO3 + C + O2).

Sõltuvalt täpsetest selles osalevatest ühenditest erineb nii selle kulgemiseks tarvilik rõhk kui ka temperatuur. Süsinikurikkad mineraalid ise sattusid selleks tarvilikku paika juba planeedi noorusajal.

(Sügaval maakera sisemuses valitseva tingimuste arvutuslikult mudeldamine on äärmiselt raske. Nii vaidlevad teadlased veel omavahel, kui tähtis on muu hulgas teemantide moodustumise juures maakoores leiduvate vedelike pH tase. Samuti ei ole veel päris kindel, kui kaua teemantide moodustumine täpselt aega võtab.)

Süsiniku aatomid hakkavad looma sidemeid teiste süsiniku aatomitega, moodustades kristallvõre. Väga korrapärase ehituse tõttu ületab teemant kõvaduselt kõiki teisi lihtaineid. Kuigi ka teemanti sulamistemperatuur on äärmiselt kõrge, ulatudes tavatingimustel 4000 °C'ni, nõuab nende tervelt maapinnale jõudmine erakordseid tingimusi.

Arvutuste kohaselt peavad need liikuma vulkaanipursete käigus maapinnale kiirusega umbes 50 km/h. Vastasel korral moonduvad teemandid teekonna vältel grafiidiks. Süsiniku teisendiks, mida leiab näiteks pliiatsitest. Seejuures tuleb teemantidele appi kimberliit. Sügaval maapõues moodustuv soonkivim, mis sisaldab rohkesti süsihappegaasi. Seda teavad ka teemandiotsijad.

Ja veel nipet näpet...
Väiksemaid, mõnikord pelgalt nanosuuruses teemante võib tekkida maakeral ka paikades, kus üks laam teise alla sukeldub ning puhkudel, kui Maad tabavad kiiresti liikuvad asteroidid. Näiteks USA-s Arizonas asuvast meteoriidikraatrist on leitud vähem kui millimeetrise läbimõõduga teemante. Tööstuslikeks rakendusteks sobivaid, kuni 13-millimeetrise läbimõõduga teemante on toodud päevavalgele ka Siberis asuvast Popigai kraatrist.

Üliväikesi vääriskive on leitud veel meteoriitides. Teemantide moodustumiseks tarvilikud energeetilised kokkupõrked leidsid aset avakosmoses.

Aastate möödudes on õppinud teemante tehislikult valmistama ka inimesed. Selleks on peamiselt kaks võimalust.

Esiteks on võimalik matkida maakoores valitsevaid tingimusi spetsiaalsetes rõhukambrites. Teemantide moodustumine võtab grafiidist paar päeva. Miinuspoolena tuleb lisada sinna ka veidi metalli sisaldavat lahust. Seetõttu pole teemandid päris puhtad. Ehteid neist reeglina ei valmistata. Tekkivad tillukesed teemandid kuluvad oma kõvaduse tõttu sellegipoolest tööstuses marjaks ära.

Sarnasel viisil on võimalik muuta vääriskivideks ka omad surnud sugulaste tuhka. Sellega tegelevad ettevõtted lubavad tavaliselt toota tuhast 10–20 grammi jagu teemante.

Teine võimalus on kasutada keemilist protsessi, mis haarab süsiniku sadestamist aurufaasist tibatillukestele looduslikele teemantidele. Selleks pumbatakse rõhu all olevasse kambrisse metaani ja vesinikku ning kuumutatakse segu 1100 °C'ni ja pommitakse seda mikrolainetega. Süsinik sadestub selle tulemusel seemneks oleva pisiteemantide pinnale. Vääriskivil lastakse tavaliselt kasvada päev. Lõpptulemusena tekkivad sünteetilised teemandid on päris vääriskividest praktiliselt eristamatud ja sageli täiuslikumad kui looduslikud teemandid.

Sõltumatult tekkemehhanismist on kõik teemandid metastabiilsed. Energeetilises mõttes oleks neil kasulikum moonduda grafiidiks. Keemiliste sidemete lõhkumine ja taasmoodustumine nõuab aga märkimisväärselt energiat. Teisisõnu on teemandid igavesed, kuid ainult inimlikel ajaskaaladel ja juhul, kui kihlasõrmuse kandjal on oidu hoida eemale ioneeriva kiirguse allikatest.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa



Kadrioru mesitarudest võetakse mett

Uuring: mida sisaldab Kadrioru roosiaia mesi?

Võiks arvata, et linnakeskkonnas on saaste suurem kui maal ning saasteained võivad sattuda ka linnas kogutud metesse. Tallinna ülikoolis tehtud meeanalüüsi tulemused näitavad aga sootuks muud.

Boris Kustodievi 1920. aastal valminud maal "Bolševik"

Oktoobripööre: päevad Petrogradis, mil tõmmati joon alla tsaariajastule

Kuigi Venemaa kommunistid nimetasid vana kalendri järgi 1917. aasta oktoobris Petrogradis toimunud Talvepalee hõivamist Suureks Sotsialistlikuks revolutsiooniks, selgub samal aastal varasemalt toimunud sündmuste ahelat jälgides, et bolševikud suutsid ära kasutada noore Vene demokraatia peataolekut ning läbi strateegiliste kokkulepete sisuliselt sättida end võimule.

ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: