In 2025 verraste winkelketen Zeeman het publiek met het aanbod van diamanten ‘uit het lab’ (figuur 1)[1] voor een veel lagere prijs dan ‘echte diamanten’. In no time was de voorraad uitverkocht. Een synthetische diamant van 0,11 karaat met een diameter van 3 millimeter kostte slechts €29,99, bericht de Gelderlander van 4 september 2025.
Figuur 1. Synthetische diamant, ‘‘rose cut’ (roos geslepen). Bron: Wikipedia
Een diamant kan worden geslepen in een vorm die voor veel glinstering zorgt. Bijvoorbeeld ’roos geslepen’ (zoals die van Zeeman) of als briljant (figuur 2).
Figuur 2. Diamant geslepen in briljantvorm. Bron: Wikipedia
Diamant is een kristal dat uit één soort atomen bestaat. Die atomen zijn in diamant op een speciale manier gerangschikt. Elk atoom is verbonden met vier buren, even ver weg. Zie figuur 3. Dat maakt een diamantkristal zo hard.
Figuur 3. Rangschikking van de atomen in diamant. Bron: Wikipedia
a) Welk element betreft dit?
Uitwerking vraag (a)
Koolstof.
b) Zoek op hoe bij edelstenen de eenheid karaat is gedefinieerd.
Uitwerking vraag (b)
1 karaat = 200 mg.
c) Bereken de massa van een diamant van Zeeman.
Uitwerking vraag (c)
0,11 karaat = 0,11 · 200 = 22 mg.
d) Zoek op wat de dichtheid van diamant is.
Uitwerking vraag (d)
ρ = 3,52 . 103 kg/m3.
e) Bereken het volume van de diamant van Zeeman.
Uitwerking vraag (e)
\rho=\frac{m}{V}\rightarrow V=\frac{m}{\rho}=\frac{22\cdot 10^{-6}}{3,52\cdot 10^3}=6,25\cdot 10^{-9}~\mathrm{m}^{3}=6,25~\mathrm{mm}^3
Neem voor het gemak aan dat de diamant van Zeeman een bolvorm heeft. Het volume van een bol kun je berekenen met de formule V = 4/3 · π · r3.
f) Bereken de diameter van een bol met het in e. berekende volume.
Uitwerking vraag (f)
V=\frac{4}{3}\cdot \pi \cdot r^3 \rightarrow 6,25~\mathrm{mm}^3=\frac{4}{3}\cdot \pi \cdot r^3 \rightarrow r^3 = \frac{6,25}{\frac{4}{3}\cdot \pi}=1,49~\mathrm{mm}^3\rightarrow r=1,144~\mathrm{mm}
De diameter is (afgerond) 2,3 mm.
g) Leg uit waarom de uitkomst afwijkt van de in de eerste alinea gegeven diameter.
Uitwerking vraag (g)
De diameter van een bol met dit volume zou 2,3 mm zijn. Maar de diamant is geen bol, hij is puntig. Dus de diamant moet een grotere diameter hebben dan 2,3 mm om op het bij e. berekende volume uit te komen. Dan kan 3 mm zeker kloppen.
Natuurlijk diamant is gevormd op grote diepte in de aardkorst. Het delven van diamantkristallen gebeurt in diamantmijnen. Ze zijn schaars. Vervolgens moeten ze geslepen worden in een bepaalde vorm. Dat maakt natuurlijke diamanten duur.
Het is ook mogelijk diamant industrieel te maken. Meestal gebeurt dat door de omstandigheden in de aarde na te bootsen: zeer hoge druk (bijvoorbeeld 6 GPa) en hoge temperatuur (bijvoorbeeld 1600 0C). Industriële diamanten worden veel gebruikt als slijpmiddel. Dan gaat het meestal om zeer kleine diamantjes op een harde ondergrond, bijna in poedervorm.
De diamant van Zeeman is echter naar verhouding groot. Zo groot, dat hij geschikt is voor sieraden.
Juweliers zijn er niet blij mee dat Zeeman de synthetische diamant voor zo’n lage prijs verkoopt. De consument kan het verschil niet zien. Experts wel, met een speciaal apparaat. Dat komt doordat natuurlijke diamanten ook in heel kleine hoeveelheden atomen van andere soorten bevatten, met name stikstof. Als je natuurlijke diamant bestraalt met UV-straling lichten de stikstofatomen op. Dat heet fluorescentie. Zo kan de expert natuurlijke van synthetische diamanten onderscheiden. (Zie ook de website van Zeeman.)
h) Wat vind jijzelf, is een hanger met een synthetische diamant net zo waardevol als een natuurlijke diamant? Met andere woorden: hebben de juweliers ‘een punt’?
Uitwerking vraag (h)
...