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Propriétés mécaniques, optiques, chimiques, électriques et thermiques du diamant
Certaines pierres précieuses sont très rares et possèdent des propriétés hors norme, mais avant de lire cet article, il est conseillé de remémorer les caractéristiques du diamant. Découvrons maintenant toutes les propriétés du diamant.
- Les propriétés mécaniques du diamant
- Les propriétés chimiques du diamant
- Les propriétés optiques du diamant
- Les propriétés thermiques du diamant
- Les propriétés électriques du diamant
- Les propriétés de surface
- Autres propriétés
Les propriétés mécaniques du diamant
La densité
La densité d'une pierre est le rapport de son poids à celui de son volume d'eau. Une gemme ayant comme densité 2,8 pèse donc 2,8 fois le poids du même volume en eau. Le poids spécifique des gemmes se situe entre 1 et 7, ceux qui se situent en-dessous de 2 (l'ambre par exemple) sont considérés comme légers, ceux compris entre 2 et 4 (par exemple le quartz) sont qualifiés de normaux, et ceux au-dessus de 4 sont considérés comme lourds.
Le diamant a une densité moyenne de 3,52. Ce chiffre peut varier en fonction de sa teneur avec d'autres éléments et en inclusions. Ainsi la densité des diamants australiens peut être de 3,54, la densité de certains diamants jaunes d'Afrique peut être de 3,524 et certains diamants bruns du Brésil peuvent avoir une densité de 3,60.
En gemmologie, où l'on ne pèse que de petites quantités on a conservé deux méthodes pour établir le poids spécifique, à savoir : la méthode de pesée (qui se pratique à l'aide d'une balance hydrostatique et la méthode des liquides denses. La première demande assez de temps et la deuxième est assez coûteuse et peut être employée pour des fragments plus volumineux.
Balance hydrostatique : le procédé de mesure repose sur le principe d'Archimède, faut-il encore connaître le volume de la gemme.
La formule est la suivante : on divise le poids de la pierre par son volume.
Par exemple, si nous avons une pierre gemme qui pèse dans l'air 5,8 grammes et dans l'eau 3,5 grammes, la différence serait de (5,8 - 3,5 = 2,3 grs), soit un volume de 2,3 cm3 d'eau.
Pour trouver sa densité il suffirait alors de diviser son poids dans l'air par son volume, soit (5,8 / 2,3 = 2,5), cette pierre aurait donc une densité de 2,5.
Liquides denses : c'est une méthode très précise quelles que soient la grosseur de la gemme.
La méthodologie est très simple : une gemme coulera dans un liquide qui aura une densité inférieure, à l'inverse il restera en surface si les densités sont identiques, et flottera si le liquide dans lequel il est plongé a une densité plus forte. Pour connaitre la densité d'une gemme, il faudra trouver le liquide dense dans lequel la gemme restera en suspension.
Il existe plusieurs liquides denses dans le commerce, on peut citer : le broforme (densité = 2,90), le liquide de Thoulet (3,19), l'iodure de méthylène (3,33), la liqueur de Clerici (5).
| Tableau des densités de quelques minéraux | ||||
| Marcassite | 4,80 à 5,20 | Jade | 1,90 à 3,10 | |
| Hématite | 5,00 | Turquoise | 2,72 | |
| Corindon | 3,93 | Béryl | 2,75 | |
| Zircon | 4,69 | Emeraude | 2,74 | |
| Grenat | 3,60 à 4,20 | Quartz | 2,65 | |
| Spinelle | 3,65 à 4,10 | Agate | 2,62 | |
| Topaze | 3,56 | Lapis lazuli | 2,38 à 2,50 | |
| Diamant | 3,52 | Opale | 2,15 | |
| Péridot | 3,30 | Jais | 1,30 | |
| Tourmaline | 3,10 à 3,20 | Ambre | 1,05 | |
La dureté
La dureté peut se définir par la résistance qu'offre un matériau à la rayure.
Ce procédé n'est plus guère employé aujourd'hui que par des collectionneurs de minéraux car il n'est pas assez précis en gemmologie.
Pour mesurer cette dureté on se base donc sur l'échelle de Mohs qui comporte 10 degrés, de 1 à 10.
Les pierres de 1 et 2 passent pour tendres, celles entre 3 et 6 ont une dureté moyenne, celles au-delà de 6 sont dites dures.
Le test de dureté doit être réalisé par des pointes de différentes duretés que l'on passe (frotte) sur une facette de la gemme.
On commence toujours par la pointe la moins dure, jusqu'à ce qu'une d'entre elle raye la gemme.
Le diamant a une dureté de 10 selon l'échelle qualitative de dureté par essai à la rayure selon Mohs.
| Echelle qualitative de dureté par essai à la rayure selon l'échelle de Mohs | ||||
| Jais | 2,5 | Grenat | 7 | |
| Malachite | 3,5 à 4 | Agate | 7 | |
| Lapis lazuli | 5,5 | Tourmaline | 7 à 7,5 | |
| Opale | 5,5 à 6 | Zircon | 7,5 | |
| Hématite | 5,5 à 6 | Emeraude | 7,5 | |
| Turquoise | 6 | Aigue-marine | 7,5 | |
| Pierre de lune | 6 | Topaze | 8 | |
| Amazonite | 6 | Spinelle | 8 | |
| Marcassite | 6 à 6,5 | Corindon | 9 | |
| Jade | 6 à 6,5 | Diamant | 10 | |
| Quartz | 7 | |||
La fragilité
La résistance aux chocs mécaniques est, en règle générale, inversement proportionnel à la dureté de la pierre. Autrement dit, plus une pierre gemme a une dureté élevée et plus elle sera fragile au choc. Un diamant sera donc relativement fragile aux chocs mais le diamant possède aussi une très forte élasticité qui le fait rebondir comme une balle lorsqu'il frappe une surface dure. Un choc qui, seul, est insuffisant pour briser une pierre gemme, peut la provoquer s'il est répété.
Les propriétés chimiques du diamant
Une pierre gemme, doit par définition être résistante aux produits chimiques courants. Concernant le diamant il n'y a pas de soucis particuliers dû aux produits chimiques courants.
Le diamant peut brûler s'il est chauffé à rouge avec un chalumeau et aura une apparence extérieure blanc laiteux. Il suffira de le repolir pour qu'il retrouve tout son éclat. Si l'on chauffait un diamant à une température d'environ 1400 degrés pendant 2 ou 3 heures, il brulerait entièrement. Si on place ce diamant dans un endroit fermé et qu'on ajoute de l'oxygène il brûlera vers 800-850 degrés.
Les acides n'arrivent pas à dissoudre un diamant.
Attention aux acides car il existe des traitements du diamant en ce qui concerne sa pureté. Des silicones sont utilisés afin de reboucher les cavités des diamants traités. Ces acides peuvent dissoudre ces silicones ce qui serait très dommageable pour la pierre.
Les propriétés optiques du diamant
Attention à certains diamants artificiels ou diamants de synthèse qui possèdent les mêmes propriétés optiques que le diamant naturel.
La réfraction du diamant
Le diamant a le plus haut indice de réfraction (IR) des pierres naturelles transparentes : il varie de 2,417 à 2,419. La détermination de l'indice de réfraction des pierres gemmes est réalisée à l'aide d'un réfractomètre.
La dispersion
Elle est très forte dans le diamant. C'est à cause de la dispersion que le diamant scintille et c'est ce phénomène de scintillement que l'on appelle couramment les « feux » du diamant.
La biréfringence du diamant
Le diamant a presque systématiquement une biréfringence lorsqu'il est observé au polariscope, elle est due aux tensions internes présentes dans le diamant. Théoriquement il ne devrait pas avoir de biréfringence, puisqu'il appartient au système cubique mais les diamants qui n'ont pas de tensions internes sont rares.
La fluorescence du diamant
Si l'on expose un diamant à la lumière ultra-violette, on pourra parfois constater que le diamant émettra une lumière visible, de couleur variable : bleue, blanche, violette ou parfois jaune, verte, ou bien orange. Un diamant fortement fluorescent paraît « laiteux », il est déconseillé d'acheter ces diamants. La fluorescence peut dans certains cas « réhausser » la couleur de certains diamants de couleurs inférieurs à J (J, K, L, etc.), le diamant aura tendance à être plus blanc (incolore) qu'il ne l'est réellement « grâce » à cette forte fluorescence.
Le pouvoir réflecteur du diamant
Le diamant a un très fort pouvoir réflecteur.
La transparence aux rayons X
Les rayons X pénètrent très facilement dans le diamant, cela est très utile pour déceler une éventuelle imitation.
Les propriétés thermiques du diamant
La résistance aux chocs thermiques est fatale aux pierres gemmes à partir du moment où cette variation thermique est de l'ordre d'une centaine de degrés. Théoriquement, une personne n'aura pas à subir de telles variations thermiques, donc le risque pour la pierre gemme que l'on porterait est négligeable. Mais attention aux éventuelles réparations d'un bijou serti d'une pierre gemme qui aurait à subir la flamme du chalumeau, il ne faudrait pas qu'elle s'attarde trop longtemps sur elle car elle pourrait alors la fendre.
Le diamant est un excellent conducteur thermique. Lorsqu'on le touche il paraît froid, la chaleur du doigt qui lui est transmise est presque immédiatement absorbée par la pierre. Des testeurs de diamants existent dans le commerce spécialisé, ils utilisent cette vitesse d'absorption de la chaleur comme moyen de vérification sur la pierre testée.
Les propriétés électriques du diamant
Le diamant est un excellent isolant électrique.
Les propriétés de surface
Un diamant ne sera pas mouillé par l'eau s'il a été parfaitement nettoyé au préalable car l'eau glisse sur sa surface. On utilise d'ailleurs cette particularité avec les tables à graisse pour le tri du diamant brut.
Autres propriétés
Le diamant a l'un des coefficients de dilatation le plus faible, environ 1,10-6.
Le diamant a une très forte élasticité et il peut rebondir lorsqu'il touche une surface dure : il rebondira un peu comme une balle.
La limpidité du diamant est très variable d'un diamant à un autre, il peut être des plus limpide comme il peut être opaque. Il arrive parfois que certains diamants bruts possèdent une gangue (une peau) opaque qui les entoure, si l'on regarde ce diamant de l'extérieur on pensera qu'il est opaque, donc qu'il ne vaut rien. Or il arrive parfois que certains d'entre eux soient limpides à l'intérieur. Il suffit de tailler quelques « fenêtres » sur le diamant brut afin d'enlever partiellement cette peau, de regarder avec une loupe à l'intérieur du diamant pour savoir s'il pourra être taillé ou s'il finira comme diamant industriel.
Même si le fameux slogan publicitaire de la De Beers indique qu'un diamant est éternel (A diamond is forever), comme vous venez de le découvrir dans cet article, un diamant reste fragile au choc, donc il est recommandé de prendre soin de lui et d'éviter de porter ses bijoux lorsqu'on fait du bricolage ou du jardinage.