Les propriétés 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 en éléments trace 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 balançe 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 les dimensions du spécimen. Le principe reste très simple : un minéral coule dans un liquide dont la densité est moindre, par contre il restera en suspension si les densités sont égales, et flottera si le liquide a une densité plus forte. Pour déterminer la densité d'une pierre, 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 méthylème (3,33), la solution 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 dégrés, 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 est réalisé à l'aide de pointes de différentes duretés que l'on passe sur une facette de la partie inférieure de la gemme en commençant par la pointe la moins dure, jusqu'à ce qu'une pointe 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 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 résitance 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.

 

Un cristal de roche heurté contre un diamant subira souvent moins de dégâts que le diamant. Les traitements thermiques utilisés pour améliorer la couleur des gemmes les fragilisent en modifiant leur agencement interne. Une gemme possédant un plan de clivage parfait pourra se casser facilement selon cette direction après le choc d'une lame. Par exemple, pour le diamant, on utilise cette méthode pour séparer deux morceaux d'un diamant brut, on appelle cette opération : le clivage. Une bûche se fendra toujours mieux dans le sens du fil du bois plutôt que perpendiculairement aux fils, pour le diamant il en est de même, il sera plus facile de séparer un diamant en deux morceaux si l'on frappe dans le sens de son plan de clivage.

Une pierre gemme, doit par définition résister un minimum aux produits chimiques usuels. Mais certaines gemmes organiques, telles que la perle, la turquoise, la rhodochrosite ou la malachite peuvent être sensibles aux acides gras contenus dans les crèmes de beauté et les parfums. Les acides plus forts arrivent même à corroder le péridot ou le lapis-lazuli. Concernant le diamant il n'y a pas de problème particulier dû aux produits chimiques usuels. Le diamant peut brûler s'il est chauffé à rouge avec un chalumeau, il deviendra extérieurement blanc laiteux. Il suffira de le repolir pour lui redonner tout son éclat. En laboratoire, des essais ont démontré que si l'on chauffe un diamant à 1 400 degrés pendant 2 heures, il brûle entouré d'une flamme très vive. Si l'on rajoute de l'oxygène et qu'on le place en vase clos, il brûlera vers 800-850 degrés. Le diamant est inattaquable aux acides et aux alcalis, sauf au nitrate de potassium ou à la soude fondue qui arrivent à le dissoudre.

La réfraction

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.

Le pouvoir réflecteur

Le pouvoir réflecteur du diamant est très fort et il dépend de l'indice de réfraction. Il variera aussi en fonction de l'angle incident formé par le rayon lumineux par rapport à la normale à la surface du diamant. Plus le rayon s'en approche et plus le pourcentage du pouvoir réflecteur augmente.

La dispersion

Elle est très forte. La dispersion provoque le scintillement des couleurs de l'arc-en-ciel, que l'on nomme les « feux » du diamant. Lorsqu'un rayon de lumière blanche pénètre dans une pierre gemme monoréfringente, il sera décomposé en couleurs spectrales et donnera un éventail de couleurs allant du rouge au violet : c'est ce qu'on appelle le phénomène de dispersion. Le coefficient de dispersion d'une pierre gemme transparente est donné par la différence entre l'indice de réfraction (IR) de la couleur violette et l'indice de réfraction (IR) de la couleur rouge : pour le diamant, ces 2 valeurs sont respectivement de 2,453 et 2,409. Le coefficient de dispersion est donc de 0,044.

La biréfringence

Le diamant a presque toujours une biréfringence, lorsqu'il est observé au polariscope, elle est due à ses tensions internes. 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

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.

La transparence aux rayons X

Le diamant offre une transparence remarquable aux rayons X. On peut ainsi facilement le différencier de ses imitations car elles n'ont pas la même pénétration aux rayons X.

La résitance 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 très rapidement 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.

Le diamant est un très bon isolant électrique du fait de la mobilisation de ses électrons par les liaisons covalentes.

Un diamant ne sera pas mouillé par l'eau s'il a été parfaitement nettoyé au préalable. L'eau glisse sur sa surface. On utilise d'ailleurs cette particularité avec les tables à graisse pour le tri du diamant brut.

Le coefficient de dilatation du diamant est l'un des plus faibles, environ 1,10^-6. Le diamant a une très forte élasticité qui le fait rebondir, un peu comme une balle, lorsqu'il frappe une surface dure. 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.