INSTITUTO TECNOLOGICO DE OCOTLAN  

INGENIERIA INDUSTRIAL 

HERNANDEZ PATIÑO ANGEL OMAR 

JOSE ANTONIO TORRES GASTELU 

MATERIALES EN INGENIERIA 

UNIDAD 1 

2º SEMESTRE 

OCOTLAN, JAL. A 19 DE FEBRERO DE 2009

MATERIALES ORGANICOSDIAMANTE

El diamante es uno de los alotropos del carbono (el más común es el grafito). La densidad del diamante es de 3,5 g/cm3. Es, en la actualidad, la joya más preciada en el mundo.

La dureza del diamante es tal, que sobre él se basa la escala de dureza de Mohs, asignándole el máximo posible, diez.

Su dureza se debe a sus enlaces carbono-carbono, químicamente muy estables, y a su disposición en la estructura: forma una pirámide perfecta

Historia del diamante El nombre del diamante proviene del

griegoadamas o adamantem, que significa "el invencible".

El diamante llegó a Europa, muy posiblemente, en el tercer siglo antes de nuestra era, quizás como consecuencia de los viajes de Aljandro Magno, que provocaron un enorme intercambio entre los puertos del Mar Rojo y los de la Costa de Malabar, en la India.

Regiones ricas en diamantes

Las regiones ricas en diamantes son la India, Rusia, El Congo Brasil, Venezuela y Sudáfrica, pero las características del suelo en donde éstos se hallan son distintas en cada zona.

En el sur de África las condiciones son distintas: el diamante se encuentra en las arenas de los ríos y en depresiones crateriformes del suelo, llenas de una tierra que en la superficie es de color pardo.

EXTRACCIÓN Y CORTE El proceso de extracción es también muy diverso,

ya que depende de la región en la que el diamante se explote. Pero, por lo general, las operaciones de laboreo se dividen en tres partes: eliminación del estéril (tierra y piedra que cubre la arena diamantífera), extracción y lavado.

El grado de la belleza del iris del diamante depende, en gran medida, del tallado y pulido de la pieza. Aunque naturalmente los diamantes tienen sus propios destellos, éstos pueden ser mejorados y multiplicados bajo la mano paciente de un lapidario experto.

ESTRUCTURA DEL DIAMANTELa estructura del Diamante está basada en la red

cúbica centrada en las caras o fcc. La celda primitiva consiste en dos redes fcc, la primera centrada en el punto (0,0,0), y la segunda está centrada en el (¼,¼ ,¼), o sea que está desplazada ¼ respecto la diagonal del cubo de la primera red.

La característica de la estructura del Diamante es el enlace tetraédrico, en el cual cada átomo está enlazado con otros cuatro átomos vecinos. La estructura del Diamante está relativamente vacía, la máxima proporción de espacio ocupado por esferas sólidas es 0,34, lo cual representa un 46% del espacio ocupado por las estructuras hcp o fcc. En la siguiente tabla aparecen elementos con estructura del Diamante.

LAS PROPIEDADES DEL DIAMANTELas propiedades mecánicas del diamante

La densidad La dureza La fragilidad

Las propiedades químicas del diamante

Las propiedades ópticas del diamante La refracción El poder de reflexión La dispersión La birrefringencia La fluorescencia La transparencia a los rayos XLas propiedades térmicas del diamante

Las propiedades eléctricas del diamante

Las propiedades de la superficie del diamante

PROPIEDADES MECANICAS

La densidad de una piedra es la relación entre su peso y el mismo volumen de agua. El diamante tiene una densidad media de 3,52. Esta cifra puede variar con arreglo a su contenido en elementos extraños y en inclusiones. Así, la densidad de los diamantes australianos puede ser 3,54, la densidad de ciertos diamantes amarillos de África puede ser 3,524 y ciertos diamantes marrones de Brasil pueden tener una densidad de 3,60.

 La dureza puede definirse como la resistencia que ofrece un material a ser

rayado. Este procedimiento ya casi no se emplea hoy día más que por coleccionistas de minerales porque no es lo suficiente preciso para la gemología. Para medir esta dureza nos basamos pues en la escala de Mohs que tiene 10 grados, de 1 a 10. Las piedras de grado 1 y 2 pasan por blandas, las que están entre 3 y 6 tienen una dureza media, más allá de 6 se dice que son duras. La prueba de dureza se realiza con la ayuda de punzones de diferentes durezas que se pasan sobre una faceta de la parte inferior de la gema comenzando con el punzón menos duro, hasta que uno de los punzones raye la gema. El diamante tiene una dureza de 10 según la escala cualitativa de dureza por ensayo al rayado según Mohs.

La resistencia al choque mecánico es, por regla general, inversa a la dureza de la piedra. Un diamante pues será relativamente frágil al choque pero el diamante posee también una elasticidad muy fuerte que hace que rebote como una pelota cuando impacta sobre una superficie dura. Un cristal de roca que choca contra un diamante sufrirá a menudo menos daños que el diamante. Los tratamientos térmicos utilizados para mejorar el color de las gemas las debilitan, modificando su estructura interna. Una gema que posea un plano de crucero perfecto podrá romperse fácilmente según esta dirección después del choque de una lámina. Por ejemplo, para el diamante utilizamos este método para separar en dos partes el diamante en bruto, llamamos esta operación exfoliación.

LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DEL DIAMANTEEl diamante puede arder si es calentado al rojo con

un soplete y se volverá externamente blanco lechoso. Bastará con volver a pulimentarlo para devolverle todo su brillo. Ensayos de laboratorio han demostrado que si se calienta un diamante a 1.400 grados durante 2 horas, arde rodeado de una llama muy viva. Si se añade oxígeno y se coloca en un vaso cerrado, arderá hacia los 800/850 grados.

 

LAS PROPIEDADES ÓPTICAS DEL DIAMANTE

El diamante tiene el índice de refracción (IR) más alto de las piedras naturales transparentes: varía de 2,417 a 2,419. La determinación del índice de refracción de las gemas se lleva a cabo con ayuda de un refractómetro.

El poder de reflexión del diamante es muy fuerte y depende del índice de refracción. Variará también con arreglo al ángulo incidente formado por el rayo de luz con relación a la normal de la superficie del diamante. Cuanto más se acerque el rayo a la normal más aumenta el porcentaje del poder de reflexión.

  La dispersión provoca el centelleo de los colores del arco iris,

que se conocen como fuegos del diamante. Cuando un rayo de luz blanca penetra en una gema monorrefringente, será descompuesto en los colores del espectro y dará un abanico de colores que irán desde el rojo al violeta: es lo que se llama el fenómeno de la dispersión. El coeficiente para el diamante, estos dos valores respectivamente son 2,453 y 2,409. El coeficiente de dispersión es pues de 0,044.

 

El diamante casi siempre tiene birrefringencia cuando es observado con el polariscopio a causa de sus tensiones internas. Teóricamente no debería haber birrefringencia ya que pertenece al sistema cúbico, pero los diamantes que no tienen tensiones internas son raros.

 Tiene fluorescencia. Si se expone un diamante a la luz

ultravioleta podremos comprobar a veces que el diamante emitirá una luz visible de color variable: azul, blanca, violeta o a veces amarilla, verde, o bien anaranjada. Un diamante muy fluorescente parece lechoso, y se recomienda no comprar estos diamantes. La fluorescencia puede en ciertos casos realzar el color de ciertos diamantes de color (J, K, L), y el diamante tenderá a ser más blanco de lo que realmente es (gracias a esta fuerte fluorescencia).

 El diamante ofrece una notable transparencia a los rayos

X. Podemos así fácilmente diferenciarlo de sus imitaciones porque no tienen la misma penetración de los rayos X.

LAS PROPIEDADES TÉRMICAS DEL DIAMANTE

 La resistencia al choque térmico es fatal para todas las

gemas a partir del momento en que esta variación térmica es del orden de un centenar de grados. Teóricamente una persona no tendrá que sufrir tales variaciones térmicas en el curso de su vida, por lo que el riesgo para la gema es despreciable. Pero, atención a las reparaciones eventuales de una joya engastada con una gema que tenga que ser sometida a la llama del soplete. Solamente haría falta que se sometiera a él demasiado tiempo para que pudiera hendirla.

 El diamante es un excelente conductor térmico. Cuando

se toca parece frío, el calor del dedo que se le transmite es absorbido muy rápidamente por la piedra. Existen testers de diamantes en el comercio especializado que utilizan esta velocidad de absorción del calor como un medio de comprobación de la piedra sometida a un test.

 

Las propiedades eléctricas del diamante

 El diamante es un aislante eléctrico muy bueno a causa de la

movilización de sus electrones por los enlaces covalentes.  

Las propiedades de la superficie del diamante

 Un diamante no se mojará por el agua si ha sido previamente

limpiado perfectamente. El agua se desliza sobre su superficie. Se utiliza por otra parte esta particularidad con las mesas de grasa para la selección de los diamantes en bruto.

 

Otras propiedades del diamante El coeficiente de dilatación del diamante es uno de los más

bajos, aproximadamente 1,10-6.  

APLICACIONES EN LA INDUSTRIAHay dos tipos de diamante comúnmente usados

en la industria: el carbonado y el ballas. El primero presenta un marcado principio de cristalización con un gran número de pequeños puntos blancos luminosos. El ballas es de forma semiesférica y superficie granulienta. Por su extrema dureza es imposible lapidarlos.

Con estos diamantes se fabrican troqueles y muelas para pulir herramientas. También se emplean para perforar pozos petroleros y para cortar todo tipo de piedras.

El campo actual de investigación de utilidad industrial del diamante es el de los semiconductores de alto rendimiento, debido a que tienen características de conductividad, tanto de calor como de electrones, muy superiores a las del silicio (elemento más común actualmente para estas aplicaciones).

Durante mucho tiempo se soñó con lograr producir diamantes artificialmente. Fue en 1954 cuando la compañía General Electric produjo, aunque pequeños, auténticos diamantes, al someter una sustancia carbonosa (rica en grafito) a una temperatura de 2.899 ºC y presión de más de 100.000 atmósferas (semejante a la que se supone que existía en las profundidades de la corteza terrestre cuando se formaron los mantos diamantíferos)

Durabilidad del diamante Si se calienta un diamante, éste se vuelve negro, se

carboniza, llegando a consumirse por completo si el calor es lo suficientemente intenso: en este caso "arde" como carbón común.