Como funcionam os diamantes

Como funcionam os diamantes

Autor: 

Kevin Bonsor

Na próxima vez que você for ao shopping, dê uma passada em uma joalheria. Se você entrar na joalheria procurando por alguma peça de diamante, certamente o vendedor tentará lhe explicar os "4 princípios do diamante" - corte, claridade, quilate e cor - e por que um diamante é melhor do que um outro que está exatamente a seu lado. Por que toda essa polêmica com relação aos diamantes?

Diamantes são apenas carbono em seu estado mais concentrado. É isso mesmo, carbono, o elemento que está presente em 18% do peso de nosso corpo. Em muitos países não existe pedra preciosa tão adorada quanto o diamante. Ele não é mais raro do que muitas outras pedras preciosas, mas continuam sendo mais caros porque a maioria dos mercados de diamante é controlada por uma única entidade.

Foto cedida por Smithsonian Institution/Chip Clark Colar, brincos e anel de diamantes The Hooker expostos no National Museum of Natural History (Museu Nacional de História Natural)

Neste artigo, acompanharemos a trajetória de um diamante desde o momento em que ele se forma até quando chega à superfície daTerra. Também examinaremos a raridade artificial criada pelo cartel do diamante, De Beers, e discutiremos rapidamente as propriedades destas pedras preciosas.

Primeiro, iremos discutir o carbono, o elemento por trás do brilho dos diamantes.

Diamantes do espaço Diamantes não são exclusivos da Terra. Cientistas acreditam que estas pedras poderão um dia ser encontradas na Lua. Amostras de rochas trazidas da Lua indicam que o carbono é 10 vezes mais abundante na crosta da Terra do que na lunar, de acordo com oProjeto Artêmis (site em inglês), um grupo cujo objetivo é estabelecer uma comunidade permanente na Lua. Mas este grupo acredita que podem existir diamantes embaixo da superfície da Lua que os astronautas da Apollo não conseguiram detectar. Existem também evidências científicas de que diamantes possam ser encontrados em maior abundância em Netuno e Urano. Netuno e Urano contêm uma grande quantidade do gás hidrocarboneto metano. Pesquisadores da Universidade da Califórniamostraram que, ao concentrar um raio laser em metano líquido pressurizado, pode-se produzir pó de diamante. Netuno e Urano contêm cerca de 10 a 15% de metano embaixo de uma atmosfera externa de hidrogênio e hélio. Cientistas acreditam que este metano poderia se transformar em diamante em profundidades bem superficiais. Clique aqui (site em inglês) para aprender mais a respeito do experimento Berkeley. Carbono e Kimberlito Autor:  Kevin Bonsor O carbono é um dos elementos mais comuns no mundo e é um dos quatro princípios básicos para a existência da vida. Os seres humanos contêm mais de 18% de carbono em seu corpo, e o ar que respiramos contém traços de carbono. Quando ocorre na natureza, o carbono existe em três formas básicas: diamante: um cristal extremamente duro e claro;   grafite: um mineral preto e macio, feito de carbono puro. Sua estrutura molecular não é tão compacta quanto a do diamante, por isso é mais fraco;   fulerite: um mineral feito de moléculas perfeitamente esféricas, consistindo de exatamente 60 átomos de carbono. Esta alotropia foi descoberta em 1990. Diamantes se formam a, aproximadamente, 161 km abaixo da superfície da Terra, na rocha derretida do manto da Terra, que proporciona a pressão e o calor adequados para transformar carbono em diamante. Para que um diamante seja criado, o carbono deve estar embaixo de, pelo menos, 435.113 libras por polegada quadrada (psi ou 30 kilobars) de pressão a uma temperatura de, pelo menos, 400º C. Se as condições estiverem abaixo destes dois pontos, será formado o grafite. Em profundidades de 150 km ou mais, a pressão vai para 725.189 psi (50 kilobars) e o calor pode exceder 1.200º C. A maioria dos diamantes que vemos hoje foram formados há milhões (ou até bilhões) de anos. Poderosas erupções de magmatrouxeram os diamantes até a superfície, criando chaminés de kimberlito. Kimberlito é um nome escolhido em homenagem a Kimberly, África do Sul, onde estas chaminés foram encontradas pela primeira vez. A maior parte destas erupções ocorreu entre 1.100 milhões e 20 milhões de anos atrás. As chaminés de kimberlito foram criadas conforme o magma passava por profundas fraturas na Terra. O magma de dentro da chaminé de kimberlito funciona como um elevador, empurrando os diamantes e outras rochas e minerais pelo manto e crosta em poucas horas. Estas erupções eram breves, mas muitas vezes mais poderosas do que erupções vulcânicas que acontecem atualmente. O magma destas erupções foi originado em profundidades três vezes mais profundas do que a fonte de magma nos vulcões, como o Monte St. Helens, de acordo com o American Museum of Natural History (site em inglês). Com o tempo, o magma esfriou dentro das chaminés de kimberlito, deixando para trás as veias cônicas da rocha de kimberlito que contêm diamantes. Kimberlito é uma rocha azulada que os mineradores procuram quando estão atrás de depósitos de diamantes. A área da superfície das chaminés de kimberlito que contêm diamantes variam de 2 a 146 hectares. Diamantes também podem ser encontrados em leitos de rios, chamados de reserva aluvial de diamantes. São originados em chaminés de kimberlito, mas se movimentam por atividade geológica. Geleiras e águas podem movimentar os diamantes para milhas de distância de seu local de origem. Hoje, a maioria dos diamantes é encontrada na Austrália, Brasil, Rússia e vários países africanos, incluindo Zaire. São encontrados como pedras brutas e devem ser processadas para se transformarem em predras brilhantes, prontas para a venda. Crátons arqueanos As temperaturas podem chegar a 900ºC nos crátons arqueanos. São os locais onde os diamantes se formam. São formações geológicas estáveis e horizontais, criadas há bilhões de anos, que não foram afetadas pelos principais acontecimentos tectônicos, de acordo com a Rex Diamond Mining Corp (site em inglês). São encontradas no centro da maioria dos sete continentes (a maior parte das atividades tectônicas ocorre ao redor das margens). Autor:  Kevin Bonsor Getty Images Diamantes brutos, antes da lapidação A escala de Mohs é usada para determinar a rigidez de sólidos, especialmente minerais. Este nome foi dado em homenagem ao mineralogista alemão Friedrich Mohs. A leitura da escala é a seguinte, do mais macio ao mais duro:   Talco: facilmente arranhado com as unhas   Gesso: facilmente arranhado com as unhas   Calcita: arranha e é arranhado por uma moeda de cobre   Fluorita: não é arranhado por uma moeda de cobre e não arranha vidro   Apatita: arranha somente vidro e é arranhado facilmente por uma faca   Ortoclásio: arranha vidro facilmente e só é arranhado por uma lixa   Quartzo (ametista, citrino, olho de tigre, aventurina): não arranhados por uma lixa   Topázio: arranhado apenas por coríndon e diamante   Coríndon (safiras e rubis): arranhado apenas por um diamante   Diamante: arranhado apenas por outro diamante   Os diamantes são a forma cristalizada do carbono, criados sob extremo calor e pressão. É este mesmo processo que faz do diamante o mineral mais duro que conhecemos. A classificação do diamante é 10 na escala de Mohs. Pode ser mais de 10 vezes mais duro do que um mineral com classificação 9 na mesma escala, como o coríndon. Coríndon é uma classe de minerais que inclui rubis e safiras. É a estrutura molecular dos diamantes que os torna tão duros. São feitos de átomos de carbono conectados em uma estrutura treliçada. Cada átomo compartilha elétrons com outros quatro átomos, formando uma unidade tetraédrica. Esta união tetraédrica de cinco carbonos forma uma molécula incrivelmente forte. O grafite, outra forma de carbono, não é tão forte quanto o diamante porque os átomos de carbono no grafite se conectam em forma de anéis, onde cada átomo é apenas ligado a um outro átomo. Projeto Superpressure A dureza natural do diamante faz dele uma ferramenta ideal de corte para materiais militares, tais como componentes de aviões e blindagem. Os Estados Unidos se viram completamente dependentes da África do Sul como fornecedora de diamantes para suas ferramentas industriais, e por isso, ao final da Segunda Guerra Mundial, a indústria do país iniciou um imenso esforço para produzir diamantes artificiais. Em 1951, a General Electric (GE) lançou o Projeto Superpressure. Na experiência, a GE tentava criar diamantes industriais a partir de grafite, por meio da aplicação de imensos volumes de pressão e calor, em máquinas conhecidas como prensas de diamantes. Quando as prensas de diamantes fracassaram em produzir as pedras, a GE decidiu voltar à prancheta de desenho, e usar um meteorito como inspiração. Pesquisadores haviam determinado que os diamantes encontrados em uma cratera do Arizona haviam sido formados em um meteorito. Além de suas dimensões e do calor, o meteorito oferecia um outro componente significativo: o metal. Cientistas da GE calcularam que conseguiriam produzir diamantes forçando a colisão de um meteorito de pequena escala em laboratório. Combinaram átomos de carbono com o metal em forma líquida conhecido como “trollite”, e acrescentaram calor e pressão. O resultado? Uma cristalização de diamantes. Para descobrir mais sobre a experiência, leia a transcrição da NOVA em “The Diamond Deception”.