Chất nào là thành phần chính của viên kim cương?

Kim cương từ lâu đã được xem là biểu tượng của sự vĩnh cửu, của tình yêu bất diệt và cũng là chuẩn mực tối cao trong thế giới đá quý. Nhưng có bao giờ bạn tự hỏi: chất nào là thành phần chính của viên kim cương? Câu trả lời tưởng chừng phức tạp nhưng lại rất đơn giản. Hãy cùng KPTCHEM tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Chất nào là thành phần chính của viên kim cương? Ảnh: Donald Bowers.

Từ thuở xa xưa, kim cương đã gắn liền với những huyền thoại, được ca tụng như “giọt nước mắt của các vị thần” hay “ngôi sao vĩnh hằng của mặt đất”. Không chỉ là loại đá quý đẹp nhất và đắt giá nhất, kim cương còn mang trong mình ý nghĩa tượng trưng cho sự thuần khiết, kiên định và tình yêu bất diệt. Chính vì thế, sự xuất hiện của mỗi viên đá quý này trên nhẫn cầu hôn, vòng cổ hay vương miện đều trở thành minh chứng cho sự quyền uy và sang trọng bậc nhất.

Trong bài viết này, KPTCHEM sẽ cùng bạn khám phá thêm về cấu trúc hóa học, quá trình hình thành cũng như ý nghĩa sâu xa của những tinh thể lấp lánh được mệnh danh là “nữ hoàng đá quý” trong thế giới kim hoàn.

Đã bao giờ bạn tự hỏi chất nào là thành phần chính của viên kim cương? Thứ gì đã tạo lên những “viên đá của tình yêu” với ánh sáng lấp lánh mê hoặc ấy?

Câu trả lời sẽ khiến bạn bất ngờ! Thực tế, thành phần chính và gần như duy nhất cấu tạo nên kim cương không phải là một nguyên tố hiếm, quý giá và khó tìm thấy trong vũ trụ, mà chủ yếu là nguyên tố carbon nguyên chất (C) với tỷ lệ carbon đạt trên 99,95% và phần còn lại có thể là các tạp chất vi lượng như nitơ, boron hay hydrogen. Nhưng sự có mặt của những tạp chất cực nhỏ này mới là yếu tố tạo nên sự đa dạng màu sắc của “nữ hoàng đá quý” như đỏ, vàng, xanh lam, hồng hay xanh lục.

Kim cương (diamond, hột xoàn) là một dạng thù hình của carbon, mặc dù nó có cùng nguyên tố hóa học với than chì hay than đá nhưng khác nhau ở cách sắp xếp cấu trúc nguyên tử. Điều làm nên sự khác biệt giữa loại đá quý này và các dạng carbon khác chính là liên kết cộng hóa trị tứ diện (tetrahedral bonding). Cụ thể, mỗi nguyên tử carbon trong kim cương gắn với bốn nguyên tử carbon khác theo dạng khối lập phương đều đặn, tạo thành mạng tinh thể vô cùng bền vững. Nhờ mạng lưới ba chiều hoàn hảo này mà hột xoàn trở thành vật liệu cứng nhất trong tự nhiên (đạt 10/10 trên thang đo Mohs), và với cấu trúc tinh thể hoàn hảo cũng giúp ánh sáng khi đi qua kim cương bị khúc xạ, phản xạ và tán sắc theo nhiều hướng khác nhau tạo nên sự rực rỡ cho nó (chỉ số khúc xạ là 2,42, vượt trội so với hầu hết các loại đá quý khác).

Ngược lại, với than chì, cũng có thành phần chính là carbon nhưng có cấu trúc lớp với các nguyên tử carbon chỉ liên kết chặt trong mặt phẳng, còn giữa các lớp lại rất yếu khiến cho than chì mềm và dễ tách. Điều này cho thấy không chỉ thành phần hóa học quyết định tính chất, mà cách sắp xếp nguyên tử mới là yếu tố cốt lõi. Chính sự khác biệt này đã biến kim cương trở thành “nữ hoàng” trong khi than chì lại chỉ dùng để làm ruột bút chì.

Trong ngành kim hoàn, những viên diamond không chỉ mang giá trị thẩm mỹ mà còn là thước đo của đẳng cấp. Từ những chiếc nhẫn cầu hôn lấp lánh đến những bộ trang sức xa hoa, vốn luôn được gắn liền với sự sang trọng và tình cảm thiêng liêng.

Kim cương có thể được chế tác theo nhiều hình dạng khác nhau. Ảnh: Abelini.

Quá trình hình thành trong tự nhiên

Diamond không phải là khoáng vật dễ xuất hiện. Mặc dù thành phần chính của hột xoàn xuất phát từ một nguyên tố vô cùng bình thường, nhưng cái cách mà thiên nhiên “trui rèn” nó trong lòng đất để biến nó thành một kiệt tác bất tử, không chỉ là một khoáng vật mà còn là biểu tượng của cái đẹp, của sự trường tồn. Bởi chúng được hình thành sâu trong lòng Trái Đất, ở độ sâu 140 - 190 km, nơi có áp suất trên 45 kilobar và nhiệt độ khoảng 1000 - 1200°C. Trong môi trường cực đoan này, các nguyên tử carbon được “nén chặt” và tái sắp xếp thành cấu trúc tinh thể kim cương. Quá trình này kéo dài hàng triệu đến hàng tỷ năm. Sau đó, nhờ các đợt phun trào núi lửa, những loại đá núi lửa hiếm gặp như kimberlite, lamproite có chứa những viên kim cương bên trong mới được đưa lên bề mặt, đây cũng chính là những “mỏ” khai thác chính trên thế giới.

Khi nói đến định giá kim cương, giới kim hoàn luôn lấy bộ tiêu chuẩn 4C do GIA (Viện đá quý Hoa Kỳ) thiết lập làm thước đo chuẩn mực. Bốn yếu tố gồm Carat (trọng lượng), Cut (giác cắt), Color (màu sắc) và Clarity (độ tinh khiết) chính là yếu tố cốt lõi quyết định vẻ đẹp và giá trị thực sự. Trong đó, yếu tố màu sắc giữ vai trò đặc biệt quan trọng, thường được gọi bằng thuật ngữ “nước kim cương”.

Dựa vào thang đo màu sắc của GIA được xây dựng dựa trên nguyên tắc khách quan và khoa học, bắt đầu từ chữ D thay vì A để tránh sự nhầm lẫn với các hệ thống phân loại trước đây. Trong đó, D tượng trưng cho độ trong suốt tuyệt đối, hoàn toàn không màu, và càng tiến dần về phía Z thì màu vàng hoặc nâu càng lộ rõ hơn.

Bảng phân loại nước kim cương trắng tự nhiên theo GIA:

Từ bảng trên cho thấy, kim cương nước D được xem là hoàn hảo nhất bởi nó hội tụ đầy đủ các yếu tố như: hoàn toàn không màu, tinh khiết tuyệt đối, phản chiếu lại ánh sáng mạnh mẽ và trong trẻo nhất. Quan trọng là loại này rất hiếm, chiếm tỉ lệ cực nhỏ trong tự nhiên.

Tuy nhiên, khi lựa chọn hột xoàn không phải lúc nào “đẹp nhất” cũng đồng nghĩa với “phù hợp nhất”. Tùy vào nhu cầu thực tế và điều kiện tài chính, các nước E và F cũng là lựa chọn tuyệt vời không kém với mức giá “dễ chịu” hơn. Hoặc nhóm G và H vẫn được nhiều người ưa chuộng vì cân bằng giữa thẩm mỹ và chi phí.

D-F là nhóm màu hiếm nhất và cũng là loại được săn đón nhiều nhất. Trong đó những viên kim cương nước D là hoàn hảo nhất vì nó trắng tinh khiết tuyệt đối. Ảnh: Harper Tait.

Nếu chỉ quan sát bằng mắt thường, thật khó để phân biệt đâu là kim cương tự nhiên. Ảnh: The Proposal/Youtube.

Với nhu cầu về đá quý ngày càng tăng trong cả trang sức lẫn đầu tư, bên cạnh kim cương tự nhiên vô cùng quý hiếm, các nhà khoa học đã phát triển kim cương nhân tạo có cùng cấu trúc và thành phần nhưng giá thành thấp hơn, phù hợp với nhiều phân khúc khách hàng. Ngoài ra, còn có nhiều loại đá mô phỏng như CZ hay Moissanite, được sử dụng rộng rãi trong trang sức thời trang nhờ mức giá rẻ.

Tuy nhiên, chính sự đa dạng này cũng kéo theo những rủi ro: một số đối tượng đã lợi dụng sự thiếu hiểu biết của người mua để làm giả hoặc gắn mác “kim cương tự nhiên” cho các loại nhân tạo và đá thay thế, nhằm bán với giá cao. Điều này khiến việc phân biệt nguồn gốc, cũng như yêu cầu giấy chứng nhận uy tín từ các tổ chức giám định quốc tế (GIA, IGI, HRD...), trở nên cực kỳ quan trọng đối với người tiêu dùng hiện nay.

Cách phân biệt kim cương tự nhiên với đá Moissanite

Kim cương tự nhiên và Moissanite tự nhiên đều là những khoáng vật quý hiếm được hình thành trong lòng đất, và vì cùng mang vẻ lấp lánh đặc trưng nên nhiều người thường nhầm lẫn giữa hai loại đá này. Thực tế, đá quý Mois tự nhiên còn hiếm gặp hơn cả diamond, bởi chúng được phát hiện lần đầu tiên (1893, Henri Moissan) trong thiên thạch rơi xuống Trái Đất và chỉ xuất hiện với trữ lượng rất nhỏ trong tự nhiên. Tuy nhiên, phần lớn Moissanite trên thị trường ngày nay đều là sản phẩm tổng hợp trong phòng thí nghiệm, được chế tác để làm đá thay thế.

Điểm khác biệt dễ nhận thấy nhất khi so sánh hai loại khoáng vật này chính là ánh sáng. Trong khi kim cương tự nhiên phản chiếu ánh sáng trắng và có độ rực rỡ sâu, sang trọng, thì Moissanite lại tạo ra hiệu ứng tán sắc mạnh khiến viên đá ánh lên nhiều màu sắc cầu vồng, đôi khi quá lòe loẹt. Nếu quan sát dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh đèn mạnh, diamond giữ được vẻ tinh khiết và sắc nét, còn đá Mois dễ bị nhận ra bởi ánh sáng sặc sỡ đặc trưng. Ngoài ra, xét về độ cứng trên thang Mohs, mặc dù Moissanite đạt khoảng 9,25 vẫn rất bền nhưng không thể so sánh với diamond đạt mức 10 tuyệt đối.

Tuy vậy, với khách hàng phổ thông, việc phân biệt bằng mắt thường không hề dễ dàng. Sự khác biệt tinh tế giữa ánh sáng, độ cứng và đặc tính quang học đôi khi chỉ có thể kiểm chứng trong phòng thí nghiệm hoặc dưới dụng cụ chuyên ngành. Vì vậy, để phân biệt chính xác nhất cần sử dụng những chiếc máy test kim cương cao cấp như GIA iD100 để phân biệt chính xác, vì cả hai loại đá quý này đều có độ dẫn nhiệt cao nên khi thử bằng một số bút thử “rẻ tiền” thường cho kết quả không chính xác. Bên cạnh đó, nếu quan sát bằng kính lúp phóng đại, Moissanite thường cho thấy hiện tượng khúc xạ kép, trong khi kim cương tự nhiên chỉ có khúc xạ đơn. Đây là chi tiết mà thợ kim hoàn hoặc chuyên gia giám định có thể nhận ra.

Cách phân biệt kim cương nuôi cấy

Kim cương tự nhiên và nuôi cấy thường khiến nhiều người nhầm lẫn vì về bản chất cả hai đều là “hàng” thật. Chúng có cùng thành phần chính là carbon nguyên chất, cùng cấu trúc tinh thể lập phương, cùng độ cứng tuyệt đối 10/10 trên thang Mohs, và dưới mắt thường hầu như không thể phân biệt được. Chính điều này đã tạo ra một thách thức lớn cho người mua. Điều quan trọng là người tiêu dùng không thể phân biệt hai loại này bằng mắt thường. Ngay cả chuyên gia giám định cũng cần đến các thiết bị quang phổ hoặc tia laser chuyên dụng để phát hiện những đặc điểm tinh thể đặc trưng của kim cương nuôi cấy.

Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở nguồn gốc hình thành. Trong khi diamond tự nhiên được kiến tạo qua hàng tỷ năm trong lòng Trái Đất, dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt, mang trong mình sự khan hiếm và giá trị vĩnh cửu. Ngược lại, quá trình nuôi cấy nhân tạo chỉ mất vài tuần hoặc vài tháng nhờ công nghệ hiện đại như HPHT (High Pressure - High Temperature) hoặc CVD (Chemical Vapor Deposition). Các kỹ thuật này mô phỏng chính xác môi trường tự nhiên, cho ra tinh thể carbon giống hệt kim cương thật.

Về thẩm mỹ, hầu như không có sự khác biệt đáng kể giữa hai loại. Tuy nhiên, kim cương nuôi cấy thường ít bao thể hơn vì quá trình chế tạo được kiểm soát tốt trong khi loại tự nhiên lại có những dấu vết đặc trưng của thời gian và địa chất, đôi khi tạo nên cá tính riêng cho mỗi viên đá.

Giá trị thương mại của chúng cũng khác biệt rõ rệt: kim cương tự nhiên luôn được đánh giá cao nhờ sự khan hiếm và tính lưu giữ giá trị, trong khi loại nuôi cấy có mức giá thấp hơn 30–70% và giá trị bán lại thường không cao.

Phân biệt kim cương tự nhiên với Cubic Zirconia (CZ) và các loại đá giả khác

Tương tự Moissanite, đá CZ là cũng được xem là một trong những loại đá thay thế phổ biến nhất cho kim cương trong ngành trang sức. Mặc dù sở hữu vẻ ngoài lấp lánh, nhưng bản chất lại hoàn toàn khác biệt với hột xoàn tự nhiên, bởi đá CZ được tổng hợp trong phòng thí nghiệm từ zirconium dioxide nên độ cứng chỉ khoảng 8-8.5 Mohs, mềm hơn rất nhiều.

Điểm dễ nhận thấy nhất khi phân biệt chính là độ sáng và độ lửa. Kim cương phản chiếu ánh sáng trắng tinh khiết, tạo cảm giác sang trọng và sâu thẳm, trong khi CZ lại có xu hướng tán sắc ánh sáng thành nhiều màu cầu vồng, đôi khi trông quá rực rỡ và thiếu tự nhiên. Nếu đặt hai viên cạnh nhau dưới ánh sáng mạnh, diamond thường cho cảm giác sắc nét và tinh tế hơn, còn CZ dễ bị lộ vẻ “giả” vì độ lấp lánh cầu vồng quá mức. Ngoài ra, về trọng lượng, với cùng kích thước, CZ nặng hơn kim cương khoảng 1,7 lần do có khối lượng riêng lớn hơn. Khi cầm trên tay, người am hiểu có thể nhận ra sự khác biệt này.

Một cách khác để phân biệt là quan sát độ trong suốt. Kim cương tự nhiên thường có những bao thể nhỏ hoặc tạp chất cực kỳ tinh vi do quá trình hình thành trong tự nhiên, tạo nên nét đặc trưng riêng cho từng viên đá. CZ lại thường trong vắt, gần như không có khuyết điểm vì được tạo ra trong điều kiện nhân tạo kiểm soát chặt chẽ. Ngoài ra, về độ dẫn nhiệt, kim cương dẫn nhiệt rất tốt nên các bút thử dựa trên nguyên lý này luôn cho kết quả chính xác, trong khi CZ không dẫn nhiệt, dễ bị phát hiện ngay khi kiểm tra.

Mặc dù CZ có vẻ ngoài đẹp mắt và giá thành chỉ bằng một phần rất nhỏ so với kim cương tự nhiên, nhưng giá trị lâu dài hoàn toàn không thể so sánh. CZ dễ bị trầy xước, xuống màu sau thời gian sử dụng, trong khi kim cương tự nhiên vẫn giữ được độ bền, độ sáng lấp lánh và giá trị trường tồn. Chính sự khác biệt này khiến diamond luôn giữ vị trí tối thượng trong ngành trang sức, còn CZ chỉ đóng vai trò như lựa chọn thay thế hợp túi tiền cho những ai muốn “sống ảo” mà không cần đến giá trị thực sự.

Những kiến thức “phổ thông” cho người mua hột xoàn

[Xem thêm] Video hướng dẫn phân biệt kim cương tự nhiên với các loại đá thay thế khác.

1. Giấy chứng nhận: yếu tố quan trọng nhất.

Một viên kim cương tự nhiên có giá trị luôn đi kèm chứng nhận GIA, IGI hoặc HRD, trong đó ghi rõ nguồn gốc: “Natural Diamond” hoặc “Lab-grown Diamond” để đảm bảo tính minh bạch.

2. Kiểm tra bằng mắt thường

Kim cương phản chiếu ánh sáng trắng rất mạnh và có sự tán sắc ánh sáng thành những màu sắc tinh tế, có thể có tạp chất nhỏ hoặc “vết xước thiên nhiên”. Trong khi đá giả thường tạo hiệu ứng “cầu vồng” quá sặc sỡ. Vì thế, nếu bạn được chào mời một viên đá hoàn toàn hoàn hảo với mức giá rẻ bất thường, khả năng cao là đá nuôi cấy nhân tạo hoặc giả.

3. Kiểm tra bằng hơi thở

Thổi nhẹ lên bề mặt viên đá, hơi nước trên kim cương tự nhiên sẽ tan gần như ngay lập tức nhờ khả năng dẫn nhiệt cao; còn CZ hoặc Moissanite sẽ đọng hơi lâu hơn.

4. Dùng kính lúp 10x

Các thợ kim hoàn thường soi đá quý bằng kính lúp 10x. Hột xoàn tự nhiên sẽ có các “dấu hiệu thiên nhiên” như vết nứt nhỏ, tinh thể lẫn bên trong. Trong khi loại nhân tạo hoặc đá mois thường ít hoặc không có tạp chất tự nhiên.

5. Thử nghiệm trên giấy báo

Đặt viên đá lên tờ báo hoặc trang sách. Với kim cương tự nhiên, bạn sẽ không nhìn xuyên qua được vì độ khúc xạ cực cao. Với đá giả (như thủy tinh, cubic zirconia) bạn có thể thấy chữ phía dưới.

6. So sánh độ cứng

Kim cương tự nhiên gần như không dễ bị làm xước bằng các vật dụng thường; trong khi các loại đá “giả” có thể trầy khi va chạm mạnh.

Như vậy, chúng ta vừa tìm hiểu về chất nào là thành phần chính của viên kim cương và những thông tin liên quan. Mặc dù đây chỉ là những kiến thức cơ bản, nhưng lại là trang bị hữu ích nếu như bạn đang quan tâm đến loại đá quý cao cấp này. Ngoài ra, bạn cũng nên lựa chọn những đơn vị kinh doanh có thương hiệu, trung thực và uy tín sẽ giúp hạn chế những rủi ro “tiền mất tật mang”.