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Unterschied von Diamant, Glas und Zirkonium

Autor: Robin Schenk
Diamanten... oder doch Zirkonia?
Diamanten... oder doch Zirkonia? © Harry_Hautumm / Pixelio
"Diamonds are a girl's best friend" schrieb bereits Leo Robin und damit behielt der US-amerikanische Musiker bis heute Recht. Doch bekanntlich ist nicht alles, was glänzt, Gold und ebenso verhält es sich auch in diesem Fall. Es existieren eine ganze Reihe diamantenähnlicher Schmucksteine, welche oft für Laien nicht ganz leicht vom Orginal zu unterscheiden sind. Zu den bekanntesten zählen hierbei geschliffenes Kristallglas, sowie Zirkonia. Worin besteht nun aber eigentlich der Unterschied zwischen diesen so gleich anmutenden Materialien? Und wie kann man sie auf einfache Art und Weise experimentell voneinander abgrenzen?

Was Sie benötigen:

  • Kraftmesser (Skalierung je nach Gewicht der Messobjekte)

Diamanten, Kristallglas und Zirkonia - Was ist das genau?

Auch wenn diese Materialien auf den ersten Blick nahezu identisch wirken, handelt es sich um drei gänzlich Verschiedene chemische Verbindungen mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften.

  • Bei Diamanten handelt es sich um eine kubische Modifikation des Kohlenstoffs, welche über lange Zeit unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen im Erdmantel gebildet wird. Durch das seltene Vorkommen dieses Minerals und seine schwere Bearbeitbarkeit fallen die Kosten für diesen begehrten Schmuckstein allerdings sehr hoch aus. Diamant definiert außerdem das obere Ende der mohsschen Härteskala mit 10.
  • Zirkonia ist die Bezeichnung für das als Diamantenimitation Verwendung findendes Zirconiumdioxid, welches mittels Zugabe geringfügiger Mengen anderer Verbindungen in seiner kubischen Hochtemperaturphase stabilisiert wurde. Es besitzt eine Mohshärte von 8-8,5 und kann somit leichter als Diamant verarbeitet werden. Zudem weist es ein dem Diamant ähnliches Lichtbrechungsverhalten auf, was es zu einer kostengünstigen Alternative macht.
  • Kristallglas stellt ein amorphes Quarz-Glas höchster Güte dar, welches verschiedene Zusätze beinhaltet. Aufgrund der guten Verfügbarkeit des Ausgangsrohstoffes Quarz und der vergleichsweise geringen Mohshärte von 7 handelt es sich hierbei um die kostengünstigste Möglichkeit eines diamant anmutenden Schmucksteins. Jedoch weist Glas eine deutlich geringere Lichtbrechung als Diamant oder Zirkonia auf.

Experimentelle Unterscheidung

Zur einfachen Unterscheidung der drei Materialien kann entweder der Brechungsindex, also die Stärke der Brechung von Licht, oder die Dichte untersucht werden. Für Sie zu Hause bietet sich hier am ehesten eine Dichtemessung nach dem archimedischen Prinzip an. Das Einzige, was Sie dazu benötigen, ist ein fein skalierter Kraftmesser und einige Haushaltsgegenstände. Gehen Sie wie folgt vor:

  1. Befestigen Sie den Kraftmesser in einer erhöhten Position und stellen Sie ein leeres Glas darunter.
  2. Hängen Sie nun den zu untersuchenden Stein mit einer sehr dünnen, leichten Schnur so an den Kraftmesser, dass er sich komplett im Glas befindet. Achtung: Er muss frei hängen und darf die Seitenränder nicht berühren!
  3. Lesen Sie nun die Gewichtskraft Fg am Kraftmesser ab und notieren sich diese.
  4. Jetzt wird das Glas so weit mit Wasser gefüllt, dass der Stein in seiner Gesamtheit unter der Oberfläche befindet. Kleiner Tipp am Rande: Schwimmt der Stein nun oben auf, handelt es sich um Plastik und Sie sollten Ihren Juwelier wechseln. Notieren Sie sich erneut die jetzt durch den Auftrieb reduzierte Gewichtskraft Fgr .
  5. Abschließend können sie wie folgt die Dichte des Materials berechnen: DichteMaterial = Fg / (Fg-Fgr) in g/cm3

Jetzt können Sie Ihren erhaltenen Wert mit dem von Diamant, Zirkonia und Glas abgleichen.

Diamant: 3,5 g/cm3

Zirkonia: 5,8 g/cm3

Glas: 2,6 g/cm3

Kleine Abweichungen in Ihrem Ergebnis sind in Anbetracht der Versuchsdurchführung und der Messunsicherheit zu erwarten und nicht weiter schlimm. Dennoch sollten Sie immer einen Fachmann aufsuchen, der eine professionelle Prüfung durchführt und die Materialdichte genau bestimmt.

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