金刚石是什么？金刚石是钻石吗？

钻石通常被称为“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原生体是一种由碳构成的矿物，它是碳的同素异形体。钻石是自然界中最坚硬的物质。钻石用途广泛，如工艺品和工业切割工具。石墨在高温高压下可以形成人造金刚石。它也是一种珍贵的宝石。 1.钻石的化学式 钻石（纯钻石）的化学分子式是C-四个C（碳原子），空交替连接成一个稳定的规则三棱锥。钻石是一种原子晶体，一块钻石是一种带有N个C的巨大分子。【C（菱形）】只能通过其元素符号和注释来表示。 钻石就是我们常说的金刚钻。它是一种由碳组成的矿物。钻石是自然界中最坚硬的物质，因此它有许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬度切削工具、各种钻头和拉丝模。它也被用作许多精密仪器的一部分。金刚石和石墨属于碳的单质。它具有超硬、耐磨、热敏、导热、半导体和穿透性等优异的物理性能，被誉为“硬度之王”和宝石之王。钻石的晶体角度是54度44分8秒。20世纪50年代，美国成功地用石墨在高温高压下制造出人造钻石。人造金刚石已经广泛应用于生产和生活中。尽管制造大颗粒金刚石仍然很困难（因此大颗粒天然金刚石仍然很有价值），但它已经可以制成金刚石薄膜。地球上金刚石的结构多为四面体、六面体和十二面体等轴结构。而落在空之间的陨石钻石是立方六边形六轴晶相，属于六方陨石钻石。 2.金刚石的结构特性 金刚石结构分为:等轴四面体立方和六方金刚石。 在金刚石晶体中，碳原子通过四面体键相互连接，形成无限三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子通过SP3杂化轨道与其他四个碳原子形成共价键，形成正四面体。由于钻石中的C-C键非常牢固，所有价电子都参与形成共价键，没有自由电子，因此钻石不仅坚硬，而且熔点非常高，并且不导电。在工业上，钻石主要用于 *** 钻孔用的探针和磨具，也用于 *** 形状完整的手饰等高档装饰品，价格非常昂贵。 金刚石的莫氏硬度为10；由于天然物质中硬度更高，钻石切割和加工必须使用金刚石粉末。金刚石的密度为3.52克/立方厘米，折射率为2.417，色散率为0.044。 3、人造钻石 合成金刚石主要有两种 *** ，高温高压法和化学气相沉积法。 高温高压法的技术非常成熟，已经形成产业。国内产量极高，世界之一。 化学气相沉积仍然主要存在于实验室中。 二氧化碳逆转成钻石:一家国内公司声称这种转变可以在440度的低温下实现。然而，相关论文一经发表就遭到其他国家相关领域专家的强烈质疑，论文存在一稿多投的现象，论文中的数据也严重不当。虽然相关人员在相关学术期刊上回答了问题，但这一科研成果被质疑为国内科研造假的又一案例。但最后还是不了了之。 4.钻石是钻石吗？ 钻石就是我们常说的（钻石是它的俗称），是由纯碳构成的矿物。钻石是自然界中最坚硬的物质，因此它有许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬度切削工具、各种钻头和拉丝模。钻石也被用作许多精密仪器的零件。钻石有各种颜色，从无色到黑色。它们可以是透明的、半透明的或不透明的。大多数钻石大多是黄色的。钻石具有非常高的折射率和很强的色散，这就是钻石反射彩色闪光的原因。钻石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。钻石只产于金伯利岩锥中。金伯利岩是他们的原生岩石，其他地方的钻石是通过河流和冰川运输的。钻石通常是粒状的。如果将钻石加热到1000℃，它就会慢慢变成石墨。 5.钻石和石墨 石墨和金刚石都属于单质碳，它们的化学性质完全相同，但金刚石和石墨不是同一种物质，它们是由相同元素组成的同素异形体。不同的是物理结构特征。 两者的化学式都是c。 石墨原子之间形成的正六边形是平面结构，呈片状。 金刚石原子具有三维正四面体结构。 金刚石和石墨熔点的比较: 金刚石的熔点为3550℃，石墨的熔点为3652℃ ~ 3697℃（升华）。石墨的熔点比钻石高。 从薄片内部看，石墨是一种原子晶体；从片晶来看，石墨是分子晶体（一般来说石墨应该是混晶）；钻石是一种原子晶体。石墨晶体的熔点高于金刚石的熔点，但石墨晶体片晶 *** 价键的键长为1.42×10-10m，而金刚石晶体 *** 价键的键长为1.55×10-10m，这似乎令人难以置信。作为共价键，键长越小，键能越大，键越强，就越难破坏它，需要提供更多的能量，因此熔点应该更高。（主要是石墨的原子晶体特性导致其熔点较高） 6、钻石硬度 莫氏硬度10，新莫氏硬度15，显微硬度10000千克/平方毫米，比应时高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石的硬度具有方向性，八面体晶面的硬度大于菱形十二面体晶面的硬度，菱形十二面体晶面的硬度大于六面体晶面的硬度。 根据莫氏硬度表，它分为10个等级，金刚石（钻石）是更高的10级；例如，刀的硬度约为5.5，铜币约为3.5至4，钉子约为2至3，玻璃的硬度为6。 1级滑石 2级石膏 三级方解石 四级萤石 五级磷灰石 六级正长石 七年级应时 8级黄玉 9级刚玉 10级钻石 如果任何两种不同的矿物相互雕刻，其中一种将受到损坏。有一种矿物可以划伤所有其他矿物，但没有任何矿物可以划伤它。这是钻石。 为什么钻石有如此大的硬度？ 直到18世纪下半叶，科学家才弄清楚构成钻石的“材料”。如上所述，早在公元1世纪就有关于钻石的记载。然而，在随后的1600年里，人们一直不知道钻石的成分是什么。 直到上世纪七九十年代，法国化学家拉瓦锡（1743 ~ 1794）等人进行了在氧气中燃烧钻石的实验，发现得到了二氧化碳气体，即由氧和碳组成的物质。这里的碳来自钻石。最后，这些实验证明了金刚石的材料是碳。 虽然知道钻石的成分是碳，但仍然无法解释为什么钻石有如此大的硬度。例如，用于制造铅笔芯的材料是石墨，其成分也是碳。然而，石墨是一种比人指甲还软的矿物质。为什么金刚石和石墨如此不同？ 1913年，英国物理学家威廉·布拉格父子回答了这个问题。布拉格父子用X射线观察钻石，研究钻石晶体中原子的排列。他们发现，在钻石晶体中，每个碳原子都与周围的四个碳原子紧密结合，形成紧密的三维结构。这是一种在其他矿物中从未见过的特殊结构。而且，这种致密的结构使金刚石的密度约为每立方厘米3.5克，约为石墨的1.5倍。正是这种致密的结构使金刚石具有更大的硬度。换句话说，钻石是由碳原子挤压形成的矿物。 7、钻石的颜色和稳定性 钻石颜色 钻石有各种颜色，从无色到黑色不等，其中无色是特别优选的。它们可以是透明的、半透明的或不透明的。许多钻石是黄色的，主要是因为它们含有杂质。钻石具有非常高的折射率和很强的色散，这就是钻石反射彩色闪光的原因。钻石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。原生金刚石矿石仅产于金伯利岩锥或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩是它们的母岩，其他地方的钻石是由河流和冰川运送的。钻石通常是粒状的。如果将钻石加热到1000℃，它就会慢慢变成石墨。 中国也有制造钻石的技术，但更大只有0.2克拉左右。 根据GIG的报告，钻石的化学成分是碳，是碳和石墨的同质多晶型物。在矿物的化学成分中，总有硅、镁、铝、钙、锰、镍等元素。以及通常的杂质元素，如钠、硼、铜、铁、钴、铬、钛、氮和碳水化合物。 金刚石矿物的晶体结构属于等轴四面体结构，具有相同的极性键。碳原子位于四面体的顶部和中心，具有高度对称性。晶胞中的碳原子通过距离为154pm的同极键连接。常见的晶体形式有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六面体。 钻石的绝对硬度是刚玉的四倍，是应时的八倍。详细的绝对硬度如下: 钻石10000-2500 刚玉2500-2100 应时1550年至1200年。 矿物脆性，贝壳状或锯齿状断裂，在小冲击下会沿晶体解理面开裂，具有平行于八面体的中等或完全解理和平行于十二面体的完全解理。矿物较纯，密度一般为3470-3560千克/立方米。钻石的颜色取决于纯度、杂质元素的种类和含量。极纯的钻石是无色的，通常呈不同程度的黄色、棕色、灰色、绿色、蓝色、乳白色和紫色。纯粹的人是透明、半透明或不透明的，有杂质；在阴极射线、X射线和紫外线下，它会发出不同的绿色、天蓝色、紫色、黄绿色等颜色的荧光；暴露在阳光下后，它在黑暗的房间里发出淡蓝色磷光；钻石光泽，有点油脂或金属光泽，折射率高，一般为2.40-2.48。 钻石稳定性 金刚石化学性质稳定，耐酸、耐碱，在高温下不与浓HF、HCl和HNO3反应。只有在Na2CO3、NaNO3和KNO3的熔体中，或者在K2Cr2O7和H2SO4的混合物中煮沸时，金刚石表面才会轻微氧化。氧、一氧化碳、二氧化碳、氢、氯、H2O和甲烷高温气体中的腐蚀。 钻石还具有非磁性、导电性差、亲油疏水性和摩擦电性。只有ⅱb金刚石具有良好的半导体性能。根据钻石的氮杂质含量和热、电、光性质的差异，钻石可分为ⅰ型和ⅱ型两种类型，并进一步细分为1a、1b、2a和2b四个亚类。ⅰ型钻石，尤其是ⅰa亚型，是一种常见的普通钻石，约占天然钻石总量的98%。I型钻石都含有一定量的氮，其导热性好，导电性差，晶体形状好。ⅱ型金刚石极其罕见，含氮很少或不含氮，具有导热性好、晶体弯曲的特点。ⅱb亚型金刚石是半导体。由于其优异的性能，II型金刚石大多用于空技术和尖端行业。 世界上更大的工业钻石和宝石级钻石都超过3100克拉（1克拉= 200毫克）。其中，尺寸为10×6.5×5厘米的宝石级钻石被命名为“库里南”，于1905年在普雷米尔岩管中发现。中国常林钻石重158.786克拉，1977年被山东省临沭县常林大队女队员魏发现，后来被列为世界著名钻石。世界上主要的钻石产地有南非、澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳和俄罗斯。 8.钻石的光学特性 （1）亮度钻石具有非常高的反射率，其反射临界角小，全反射的范围广，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生高亮度。 （2）闪烁钻石的闪烁是闪光，即当钻石或光源与观察者相对运动时，表面反射并闪烁白光。无色、透明、结晶良好的八面体或曲面钻石即使不经切割和研磨也能显示出良好的闪烁效果。 （3）色散或火钻石的各种晶面就像一个棱镜，它可以将通过折射、反射和全反射进入晶体的白光分解为白光的组成颜色-红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色。 （4）光泽像钻石一样坚硬、平坦和明亮的晶面或解理面对白光有特别强的反射作用，这种非常有特征的反射作用被称为钻石光泽。 9.钻石的主要产地 伯纳特兄弟在1870年发现了金伯利钻石矿。正是这一发现使人们知道什么样的岩石可能含有钻石。 原来这是远古时期岩浆冷却后形成的火山岩。随后，研究人员发现，除了钻石之外，这种火山岩中还含有两种叫做石榴石和橄榄石的矿物。因此，在那些生产石榴石和橄榄石的地方，找到钻石矿的可能性相对较大。因此，石榴石和橄榄石成为寻找钻石的“指示矿物”。 根据指示矿物寻找钻石矿的 *** 不是某一天突然发现的。20世纪70年代，美国史密森学会的地球化学家约翰·詹尼在仔细研究石榴石和钻石之间的关系后发表了他的研究成果。然而，在此之前，即在20世纪50年代，戴比尔斯公司的地质学家一直在世界各地根据指示矿物寻找钻石矿。 世界各地都发现了钻石矿。其中，澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大钻石产地。 1999年，美国马萨诸塞大学地球物理学家史蒂文·哈加蒂博士研究了世界各地含有钻石的熔岩的年龄，发现这些含有钻石的熔岩是由过去至少7个不同时期从各地喷出的岩浆形成的，最古老的熔岩大约形成于10亿年前。在这七次岩浆喷发期间，非洲各地1.2亿至8000万年前喷发的岩浆中含有最多的钻石，其中巴西的含量更高。当时，正是恐龙时代最鼎盛的中生代白垩纪。最晚含有钻石的熔岩是由2200万年前喷出的岩浆形成的。至于在那之后形成的熔岩是否含有金刚石，现在还不能确定。 自1971年以来的二十年中，中国发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的钻石。发现时间的顺序如下: 1.1971年9月25日，在江苏省宿迁公路旁发现了一颗重达52.71克拉的钻石。 2.1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏发现了一颗重达158.786克拉的高品质巨型钻石，它完全透明，颜色微黄，堪称“中国更好的钻石”。它被命名为“常林钻石” 3.1981年8月15日，山东郯城陈埠发现一颗124.27克拉的巨型钻石。它被命名为“陈布1号”。 4.1982年9月，山东郯城陈埠发现一颗96.94克拉的钻石。 5.1983年5月，山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的钻石。 6.1983年11月14日，山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨型钻石，被命名为“蒙山一号”。蒙阴金刚石矿是中国更大的原生矿。 根据1987年的资料，中国主要的金刚石成矿区有:①辽东-济南成矿区，中、中生代有金伯利岩。（2）鲁西、苏北、皖北为成矿区，下古生界可能存在多期金伯利岩。③在晋、豫、冀矿区的太行山、嵩山和五台山发现了金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区，湖南水原河谷发现4个具有工业价值的金刚石砂矿。 湖南钻石产于湖南常德的丁家岗、桃源和黔阳。湖南钻石以砂矿为主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位较低，但品质较好，宝石级钻石约占40%。据传说，明朝时期，湖南沅江河谷有零星的钻石发现，20世纪50年代开始大规模探矿。钻石分布在沅江的整个水域，但具有开采价值的地方只有常德的丁家岗、桃源县的车溪冲、溆浦县（千阳）的新庄垅和沅陵县的窑头四个地方。 湖南的钻石颜色深浅不一，内外差异明显，呈条带状和斑点状分布。它的棕色系列钻石，晶体呈黄褐色，内部干净，表面有大量褐色斑点。褐斑的颜色有黄色、黄褐色、棕色和黑色，主要分布在钻石的腐蚀表面。这种棕色主要是由自然界中放射性粒子的照射造成的。金刚石整体粒度较小，但质地较好，以单晶为主，约占总产量的98%；晶体比较完整，主要有八面体、十二面体和六面体；大多数晶体是浅色透明或黄色、棕色等。粒重大多小于28毫克，一般为10.9 ~ 15毫克；22%的晶体含有包裹体；60%晶体表面有裂纹，表面溶解不重。