다이아몬드의 결정 구조가 미치는 영향

다이아몬드의 중량

  결정 구조는  단위 부피당 밀도나 무게에 영향을 준다. 다이아몬드 결정 내의 탄소원자들은  가까이 위치해 있어서 같은 공간 내에 많은 탄소 원자가 존재한다. 따라서 , 다이아몬드  무게는 같은 크기의 흑연보다 1.6배나 무거운 것이다.
   

   과학자들은 무게와 부피 간의 관계를 비중(SG : specific gravity)이라고 부른다. 그들은 물질의 SG를 같은 부피의 물의 무계와 비교함으로써 표현한다 물질의 1 입방미터의 SG가 1이라는 것은  물 1 입방미터의 무게와 정확히 같다는 것이다.

     보석용 다이아몬드의 SG는  3.52이고, 이는  같은 부피의 물보다 3.52배 무겁다는 것을 의미이다. 공업용 다이아몬드의 SG 는인클루전과 불순물이 많기 때문에 3.43까지 내려갈 수도 있다. 

      SG를 이용해서 다이아몬드와 모조석을 구분할 수 있다. 대부분의 다이아몬드 유사석 (simulants)은 다이아몬드보다 SG가 높다. 많은 보석 전문가들은 유사석의 비중이 생각보다 많이 나가므로 다이아몬드 유사석을 쉽게 구분할 수 있다. 때때로  세팅되지 않는 유사석을 손에 놓고 가볍게 흔들어 보는 것만으로도 감별이 가능하다.

다이아몬드의 광학성

    결정구조는 또한 빛의 경로에도 영향을 준다. 다이아몬드와 그 밖의 큐빅 결정에서 광선은 어느 경로로 움직이든 같은 길로만 움직인다. 이러 결정들을 단굴절( singly refractive ), 또는 등방성 (아이소트로픽 isotropic)이라고 부른다. 덜 대칭적인 결정 정계 형성된 결정들은 빛을 다른 경로와 다른 속도로 나가는 광선들로 불리한다. 이런 결정을 복굴절 ( doubly reflractive ) 또는 비등방성 (언아이소트로픽 anisotropic)이라고 한다.

    광학특성- 광물이 빛을 다루는 방법- 은 단굴절인 다이아몬드를 지르콘, 컬러리스 사파이어, 합성 루틸, 그리고 합성 모써나이트와 같은 복굴절의 유사석과 구분할 수 있다. 유사석을 거의 모든 방향으로 봤을 때 반대쪽 패싯 접합선이 이중(double imagew)으로 보이는 것을 알 수 있다. 이것을 더블링( doubling)이라 하고, 더블링이 강도는 스톤의 재질과 크기에 달렸다.

• 단굴절( singly refractive <isotropic>)          모든 결정 방향에서 같은 물리적, 또는 광학적 성질을 갖는 것
• 복굴절 ( doubly reflractive <anisotropic>)    결정 방향이 다르면 서로 다른 불리적 또는 광학적 성질을 갖는  것
• 더블링( doubling)                                         관찰자의 반대 방향의 보석 접합면이 이중으로 보이는 것

외부 원자 결정의 불규칙성으로인한 다이아몬드의 특성

  광물결정은 형성 과정 중 때때로 외부 원소들과 결합하는데 이것들을 미량원소 ( trace elements)라고 부른다. 미량원소의 크기와 미량원소들이 대체한 원자들의 크기와 서로 다르기 때문에 결정 구조를 뒤틀리게 만든다. 미량원소들은 때때로 불순물 원소( impurity elements)라고도 불린다.

  다이아몬드의  과학적 구성은 탄소로만 구성되어 있으나 다양한 미량 원소로  결합될 수도 있다. 가장 흔한  미량원소 중 한나가 질소(nitrogen)로  다이아몬드가 빛을 흡수해서 옐로 컬러를 보이는데 영향을 준다.

      붕소(Boron)는 또 다른 미량 원소로서, 다이아몬드를 블루 컬러로 만들고 전기 전도성을 띠게 한다. 다이아몬드에는 질소나 붕소 외의 다른 미량원소들도 있지만 그 원소들도 있지만 원소들의 영향은 아직 밝혀지지 않았다.

    다이아몬드 구조의  불규칙성은 결정을 손상시킬 수 있고, 외관에도 영향을 준다.  이러한 불규칙성 중의 하나인 글라이드면 (glide plane) 은 결정격자의 한 부분이 다른 부분에 비해 약간 벗어난 것이다. 이는 원자가 성장하는 동안 서로 완벽하게 결합하지 못해 발생되면 이로 인하여 결정 구조는 일그러지게 된다.

    결정구조에서의 불규칙성은 그레인 라인 (graining lines)이나  그레이닝(Graining)과 같이 가시적인 현상들을 만들어 낼 수 있다. 그레이닝은 결정이 성장하는 동안 주위 환경이 변할 때 발생 한다. 몇몇 타입의 그레이닝이  구조적 불규칙성에 의 해 다이아몬드에서 나타날 수도 있다. 

     다이아몬드는 성장하는 과정에서 다른 작은 광물 결정들 -또 다른 다이아몬드 결정들- 과 결합하거나 다른 광물들의 결정을 에워싸기도 한다.  이러한 인클루젼들은 다이아몬드의 독특한  특성이 되기도 한다.

• 미량원소 ( trace elements)    보석을 구성하는 기본적 화학성분이 아닌 원자 
• 글라이드면 (glide plane)        격자의 한 부분이 나머지 부분에  빗겨 나 성장하면서 생기는 결정의 뒤틀림
• 그레이닝 ( Graining < graining lines >)    불규칙한 결정 구조로 인해 발행하는 눈에 보이는 그림자 같은 선