金剛石是什么？金剛石是鉆石嗎？

鉆石通常被稱為“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石的原生體是一種由碳構成的礦物，它是碳的同素異形體。鉆石是自然界中最堅硬的物質。鉆石用途廣泛，如工藝品和工業切割工具。石墨在高溫高壓下可以形成人造金剛石。它也是一種珍貴的寶石。 1.鉆石的化學式 鉆石（純鉆石）的化學分子式是C-四個C（碳原子），空交替連接成一個穩定的規則三棱錐。鉆石是一種原子晶體，一塊鉆石是一種帶有N個C的巨大分子。【C（菱形）】只能通過其元素符號和注釋來表示。 鉆石就是我們常說的金剛鉆。它是一種由碳組成的礦物。鉆石是自然界中最堅硬的物質，因此它有許多重要的工業用途，如精細研磨材料、高硬度切削工具、各種鉆頭和拉絲模。它也被用作許多精密儀器的一部分。金剛石和石墨屬于碳的單質。它具有超硬、耐磨、熱敏、導熱、半導體和穿透性等優異的物理性能，被譽為“硬度之王”和寶石之王。鉆石的晶體角度是54度44分8秒。20世紀50年代，美國成功地用石墨在高溫高壓下制造出人造鉆石。人造金剛石已經廣泛應用于生產和生活中。盡管制造大顆粒金剛石仍然很困難（因此大顆粒天然金剛石仍然很有價值），但它已經可以制成金剛石薄膜。地球上金剛石的結構多為四面體、六面體和十二面體等軸結構。而落在空之間的隕石鉆石是立方六邊形六軸晶相，屬于六方隕石鉆石。 2.金剛石的結構特性 金剛石結構分為:等軸四面體立方和六方金剛石。 在金剛石晶體中，碳原子通過四面體鍵相互連接，形成無限三維骨架，是典型的原子晶體。每個碳原子通過SP3雜化軌道與其他四個碳原子形成共價鍵，形成正四面體。由于鉆石中的C-C鍵非常牢固，所有價電子都參與形成共價鍵，沒有自由電子，因此鉆石不僅堅硬，而且熔點非常高，并且不導電。在工業上，鉆石主要用于 *** 鉆孔用的探針和磨具，也用于 *** 形狀完整的手飾等高檔裝飾品，價格非常昂貴。 金剛石的莫氏硬度為10；由于天然物質中硬度更高，鉆石切割和加工必須使用金剛石粉末。金剛石的密度為3.52克/立方厘米，折射率為2.417，色散率為0.044。 3、人造鉆石 合成金剛石主要有兩種 *** ，高溫高壓法和化學氣相沉積法。 高溫高壓法的技術非常成熟，已經形成產業。國內產量極高，世界之一。 化學氣相沉積仍然主要存在于實驗室中。 二氧化碳逆轉成鉆石:一家國內公司聲稱這種轉變可以在440度的低溫下實現。然而，相關論文一經發表就遭到其他國家相關領域專家的強烈質疑，論文存在一稿多投的現象，論文中的數據也嚴重不當。雖然相關人員在相關學術期刊上回答了問題，但這一科研成果被質疑為國內科研造假的又一案例。但最后還是不了了之。 4.鉆石是鉆石嗎？ 鉆石就是我們常說的（鉆石是它的俗稱），是由純碳構成的礦物。鉆石是自然界中最堅硬的物質，因此它有許多重要的工業用途，如精細研磨材料、高硬度切削工具、各種鉆頭和拉絲模。鉆石也被用作許多精密儀器的零件。鉆石有各種顏色，從無色到黑色。它們可以是透明的、半透明的或不透明的。大多數鉆石大多是黃色的。鉆石具有非常高的折射率和很強的色散，這就是鉆石反射彩色閃光的原因。鉆石在X射線照射下會發出藍綠色熒光。鉆石只產于金伯利巖錐中。金伯利巖是他們的原生巖石，其他地方的鉆石是通過河流和冰川運輸的。鉆石通常是粒狀的。如果將鉆石加熱到1000℃，它就會慢慢變成石墨。 5.鉆石和石墨 石墨和金剛石都屬于單質碳，它們的化學性質完全相同，但金剛石和石墨不是同一種物質，它們是由相同元素組成的同素異形體。不同的是物理結構特征。 兩者的化學式都是c。 石墨原子之間形成的正六邊形是平面結構，呈片狀。 金剛石原子具有三維正四面體結構。 金剛石和石墨熔點的比較: 金剛石的熔點為3550℃，石墨的熔點為3652℃ ~ 3697℃（升華）。石墨的熔點比鉆石高。 從薄片內部看，石墨是一種原子晶體；從片晶來看，石墨是分子晶體（一般來說石墨應該是混晶）；鉆石是一種原子晶體。石墨晶體的熔點高于金剛石的熔點，但石墨晶體片晶 *** 價鍵的鍵長為1.42×10-10m，而金剛石晶體 *** 價鍵的鍵長為1.55×10-10m，這似乎令人難以置信。作為共價鍵，鍵長越小，鍵能越大，鍵越強，就越難破壞它，需要提供更多的能量，因此熔點應該更高。（主要是石墨的原子晶體特性導致其熔點較高） 6、鉆石硬度 莫氏硬度10，新莫氏硬度15，顯微硬度10000千克/平方毫米，比應時高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石的硬度具有方向性，八面體晶面的硬度大于菱形十二面體晶面的硬度，菱形十二面體晶面的硬度大于六面體晶面的硬度。 根據莫氏硬度表，它分為10個等級，金剛石（鉆石）是更高的10級；例如，刀的硬度約為5.5，銅幣約為3.5至4，釘子約為2至3，玻璃的硬度為6。 1級滑石 2級石膏 三級方解石 四級螢石 五級磷灰石 六級正長石 七年級應時 8級黃玉 9級剛玉 10級鉆石 如果任何兩種不同的礦物相互雕刻，其中一種將受到損壞。有一種礦物可以劃傷所有其他礦物，但沒有任何礦物可以劃傷它。這是鉆石。 為什么鉆石有如此大的硬度？ 直到18世紀下半葉，科學家才弄清楚構成鉆石的“材料”。如上所述，早在公元1世紀就有關于鉆石的記載。然而，在隨后的1600年里，人們一直不知道鉆石的成分是什么。 直到上世紀七九十年代，法國化學家拉瓦錫（1743 ~ 1794）等人進行了在氧氣中燃燒鉆石的實驗，發現得到了二氧化碳氣體，即由氧和碳組成的物質。這里的碳來自鉆石。最后，這些實驗證明了金剛石的材料是碳。 雖然知道鉆石的成分是碳，但仍然無法解釋為什么鉆石有如此大的硬度。例如，用于制造鉛筆芯的材料是石墨，其成分也是碳。然而，石墨是一種比人指甲還軟的礦物質。為什么金剛石和石墨如此不同？ 1913年，英國物理學家威廉·布拉格父子回答了這個問題。布拉格父子用X射線觀察鉆石，研究鉆石晶體中原子的排列。他們發現，在鉆石晶體中，每個碳原子都與周圍的四個碳原子緊密結合，形成緊密的三維結構。這是一種在其他礦物中從未見過的特殊結構。而且，這種致密的結構使金剛石的密度約為每立方厘米3.5克，約為石墨的1.5倍。正是這種致密的結構使金剛石具有更大的硬度。換句話說，鉆石是由碳原子擠壓形成的礦物。 7、鉆石的顏色和穩定性 鉆石顏色 鉆石有各種顏色，從無色到黑色不等，其中無色是特別優選的。它們可以是透明的、半透明的或不透明的。許多鉆石是黃色的，主要是因為它們含有雜質。鉆石具有非常高的折射率和很強的色散，這就是鉆石反射彩色閃光的原因。鉆石在X射線照射下會發出藍綠色熒光。原生金剛石礦石僅產于金伯利巖錐或少數鉀鎂煌斑巖中。金伯利巖是它們的母巖，其他地方的鉆石是由河流和冰川運送的。鉆石通常是粒狀的。如果將鉆石加熱到1000℃，它就會慢慢變成石墨。 中國也有制造鉆石的技術，但更大只有0.2克拉左右。 根據GIG的報告，鉆石的化學成分是碳，是碳和石墨的同質多晶型物。在礦物的化學成分中，總有硅、鎂、鋁、鈣、錳、鎳等元素。以及通常的雜質元素，如鈉、硼、銅、鐵、鈷、鉻、鈦、氮和碳水化合物。 金剛石礦物的晶體結構屬于等軸四面體結構，具有相同的極性鍵。碳原子位于四面體的頂部和中心，具有高度對稱性。晶胞中的碳原子通過距離為154pm的同極鍵連接。常見的晶體形式有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六面體。 鉆石的絕對硬度是剛玉的四倍，是應時的八倍。詳細的絕對硬度如下: 鉆石10000-2500 剛玉2500-2100 應時1550年至1200年。 礦物脆性，貝殼狀或鋸齒狀斷裂，在小沖擊下會沿晶體解理面開裂，具有平行于八面體的中等或完全解理和平行于十二面體的完全解理。礦物較純，密度一般為3470-3560千克/立方米。鉆石的顏色取決于純度、雜質元素的種類和含量。極純的鉆石是無色的，通常呈不同程度的黃色、棕色、灰色、綠色、藍色、乳白色和紫色。純粹的人是透明、半透明或不透明的，有雜質；在陰極射線、X射線和紫外線下，它會發出不同的綠色、天藍色、紫色、黃綠色等顏色的熒光；暴露在陽光下后，它在黑暗的房間里發出淡藍色磷光；鉆石光澤，有點油脂或金屬光澤，折射率高，一般為2.40-2.48。 鉆石穩定性 金剛石化學性質穩定，耐酸、耐堿，在高溫下不與濃HF、HCl和HNO3反應。只有在Na2CO3、NaNO3和KNO3的熔體中，或者在K2Cr2O7和H2SO4的混合物中煮沸時，金剛石表面才會輕微氧化。氧、一氧化碳、二氧化碳、氫、氯、H2O和甲烷高溫氣體中的腐蝕。 鉆石還具有非磁性、導電性差、親油疏水性和摩擦電性。只有ⅱb金剛石具有良好的半導體性能。根據鉆石的氮雜質含量和熱、電、光性質的差異，鉆石可分為ⅰ型和ⅱ型兩種類型，并進一步細分為1a、1b、2a和2b四個亞類。ⅰ型鉆石，尤其是ⅰa亞型，是一種常見的普通鉆石，約占天然鉆石總量的98%。I型鉆石都含有一定量的氮，其導熱性好，導電性差，晶體形狀好。ⅱ型金剛石極其罕見，含氮很少或不含氮，具有導熱性好、晶體彎曲的特點。ⅱb亞型金剛石是半導體。由于其優異的性能，II型金剛石大多用于空技術和尖端行業。 世界上更大的工業鉆石和寶石級鉆石都超過3100克拉（1克拉= 200毫克）。其中，尺寸為10×6.5×5厘米的寶石級鉆石被命名為“庫里南”，于1905年在普雷米爾巖管中發現。中國常林鉆石重158.786克拉，1977年被山東省臨沭縣常林大隊女隊員魏發現，后來被列為世界著名鉆石。世界上主要的鉆石產地有南非、澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納和俄羅斯。 8.鉆石的光學特性 （1）亮度鉆石具有非常高的反射率，其反射臨界角小，全反射的范圍廣，光容易發生全反射，反射光量大，從而產生高亮度。 （2）閃爍鉆石的閃爍是閃光，即當鉆石或光源與觀察者相對運動時，表面反射并閃爍白光。無色、透明、結晶良好的八面體或曲面鉆石即使不經切割和研磨也能顯示出良好的閃爍效果。 （3）色散或火鉆石的各種晶面就像一個棱鏡，它可以將通過折射、反射和全反射進入晶體的白光分解為白光的組成顏色-紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛藍和紫色。 （4）光澤像鉆石一樣堅硬、平坦和明亮的晶面或解理面對白光有特別強的反射作用，這種非常有特征的反射作用被稱為鉆石光澤。 9.鉆石的主要產地 伯納特兄弟在1870年發現了金伯利鉆石礦。正是這一發現使人們知道什么樣的巖石可能含有鉆石。 原來這是遠古時期巖漿冷卻后形成的火山巖。隨后，研究人員發現，除了鉆石之外，這種火山巖中還含有兩種叫做石榴石和橄欖石的礦物。因此，在那些生產石榴石和橄欖石的地方，找到鉆石礦的可能性相對較大。因此，石榴石和橄欖石成為尋找鉆石的“指示礦物”。 根據指示礦物尋找鉆石礦的 *** 不是某一天突然發現的。20世紀70年代，美國史密森學會的地球化學家約翰·詹尼在仔細研究石榴石和鉆石之間的關系后發表了他的研究成果。然而，在此之前，即在20世紀50年代，戴比爾斯公司的地質學家一直在世界各地根據指示礦物尋找鉆石礦。 世界各地都發現了鉆石礦。其中，澳大利亞、剛果、俄羅斯、博茨瓦納和南非是著名的五大鉆石產地。 1999年，美國馬薩諸塞大學地球物理學家史蒂文·哈加蒂博士研究了世界各地含有鉆石的熔巖的年齡，發現這些含有鉆石的熔巖是由過去至少7個不同時期從各地噴出的巖漿形成的，最古老的熔巖大約形成于10億年前。在這七次巖漿噴發期間，非洲各地1.2億至8000萬年前噴發的巖漿中含有最多的鉆石，其中巴西的含量更高。當時，正是恐龍時代最鼎盛的中生代白堊紀。最晚含有鉆石的熔巖是由2200萬年前噴出的巖漿形成的。至于在那之后形成的熔巖是否含有金剛石，現在還不能確定。 自1971年以來的二十年中，中國發現了幾顆50克拉以上和100克拉以上的鉆石。發現時間的順序如下: 1.1971年9月25日，在江蘇省宿遷公路旁發現了一顆重達52.71克拉的鉆石。 2.1977年12月21日，在山東省臨沭縣常林大隊，女社員魏發現了一顆重達158.786克拉的高品質巨型鉆石，它完全透明，顏色微黃，堪稱“中國更好的鉆石”。它被命名為“常林鉆石” 3.1981年8月15日，山東郯城陳埠發現一顆124.27克拉的巨型鉆石。它被命名為“陳布1號”。 4.1982年9月，山東郯城陳埠發現一顆96.94克拉的鉆石。 5.1983年5月，山東郯城陳埠發現一顆92.86克拉的鉆石。 6.1983年11月14日，山東蒙陰發現一顆119.01克拉的巨型鉆石，被命名為“蒙山一號”。蒙陰金剛石礦是中國更大的原生礦。 根據1987年的資料，中國主要的金剛石成礦區有:①遼東-濟南成礦區，中、中生代有金伯利巖。（2）魯西、蘇北、皖北為成礦區，下古生界可能存在多期金伯利巖。③在晉、豫、冀礦區的太行山、嵩山和五臺山發現了金伯利巖。④湘、黔、鄂、川成礦區，湖南水原河谷發現4個具有工業價值的金剛石砂礦。 湖南鉆石產于湖南常德的丁家崗、桃源和黔陽。湖南鉆石以砂礦為主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位較低，但品質較好，寶石級鉆石約占40%。據傳說，明朝時期，湖南沅江河谷有零星的鉆石發現，20世紀50年代開始大規模探礦。鉆石分布在沅江的整個水域，但具有開采價值的地方只有常德的丁家崗、桃源縣的車溪沖、溆浦縣（千陽）的新莊垅和沅陵縣的窯頭四個地方。 湖南的鉆石顏色深淺不一，內外差異明顯，呈條帶狀和斑點狀分布。它的棕色系列鉆石，晶體呈黃褐色，內部干凈，表面有大量褐色斑點。褐斑的顏色有黃色、黃褐色、棕色和黑色，主要分布在鉆石的腐蝕表面。這種棕色主要是由自然界中放射性粒子的照射造成的。金剛石整體粒度較小，但質地較好，以單晶為主，約占總產量的98%；晶體比較完整，主要有八面體、十二面體和六面體；大多數晶體是淺色透明或黃色、棕色等。粒重大多小于28毫克，一般為10.9 ~ 15毫克；22%的晶體含有包裹體；60%晶體表面有裂紋，表面溶解不重。