钻石即金刚石,是一种由碳元素组成的矿物,也是自然界天然存在的最坚硬的物质。由于其硬度很高,金刚石经常被用来作为工艺品和工业中的切割工具。
钻石的莫氏硬度高达10,是铁的两倍多。那么既然钻石那么硬,用大铁锤砸它会怎么样呢?答案是铁锤会赢,钻石会碎。那么问题来了:不是说钻石是最硬的嘛,究竟是为什么它那么容易碎呢?天然钻石是碳原子四面体排列,共价键结合形成的原子晶体。并且不可避免带有一些位错、滑移、裂纹和杂质缺陷。由于碳碳键键长短,键能大,共价键的结合力非常强,不容易断开,因此,钻石有很高的硬度和化学稳定性,是世界上最硬的物体之一。
但是过强的共价键和四面体共价键骨架,使钻石在受到外力的时候,倾向于自身不变形,而将受力原样传递下去,这样会造成盈应力在钻石的某些部位集中,在这些部位的缺陷率先造成结构破坏。而单晶的钻石就有解理面,这些结构破坏就会顺着解理面传递,从而使整块钻石裂开。
从另一方面来讲,铁锤砸钻石的过程,除了硬度,还有“断裂韧性”的因素。“断裂韧性”是材料阻止裂纹扩展的能力,是度量材料的韧性好坏的一个定量指标,通俗的说就是考验材料的抵抗脆断能力的一个数值。“断裂韧性”越高,意味着该材料越不容易碎裂。
钻石的“断裂韧性”与玻璃几乎相同,因此用铁锤去砸钻石,那其实和砸玻璃没多大区别。如果铁锤能给予足够的冲击力,是完全可以将钻石打碎的,不过铁锤也可能会产生一个坑。
但说真的,坚硬的宝石就结实吗?很多高硬度的宝石,其实很“脆弱”
韧度:抵抗外部打击撕拉破碎的性能。如果不好理解,就想想熟悉的“脆性”。它俩几乎可以认为是一对反义词。
硬度和韧度区别在哪儿呢?
可以这样理解,一颗宝石,你拿刀片去刻划,划不动,靠的是硬度。但如果你不小心将其掉到了水泥地上,摔裂了,除了怪你毛手毛脚,以及地面不铺地毯之外,也就只能怪宝石的韧度不够了,俗话说“太脆”。
举个最典型的例子:钻石
钻石是世界上最坚硬的物质,可谓刀枪不入。但是,如果你将其丢到坚硬的地面上,不好意思,即使地面的硬度只有五到七,也能把坚硬的钻石摔个够呛。轻则底尖崩坏,出现裂痕,重则“粉身碎骨”。
是不是硬度越低的,韧度越高呢?
也不是。像硬度很低的滑石、石膏等等,收到轻微撞击,也极易粉身碎骨。韧度与硬度之间不具有必然的联系,韧度与矿物的晶体结构构造有关。我们常见的单晶宝石,硬度普遍不低,但韧度普遍欠缺,严禁磕碰。反而是一些结构致密的多晶集合体宝石,韧度不错。
最典型的当属和田玉。因为在和田玉中,晶体以极为致密的结构“缠绕”在一起,给人一种拉都拉不开的感觉。
不过这回是由无数细小金刚石颗粒以及一些黑色包体紧密集合而成的,不透明的“黑金刚石”。本身硬度最高,又最团结,就像那些天才,比你聪明又比你勤奋一样。黑金刚石才是真正的“无坚不摧”。
说了这么多,总算知道了,为什么世间最坚硬的钻石,一掉地上就完蛋,为什么号称多少代大猩猩玻璃的手机屏幕,一摔地上就变蜘蛛网。而这些韧度高的宝石,也不是就可以随意磕碰了,也是需要爱护的。
钻石是天然物质中最坚硬的,钻石可刻划任何其他宝石。钻石硬度虽大,但是它的脆性同样大。当脆性大的宝石遇上硬物撞击的时候,不管你硬度如何大,它同样会在重力之下瞬间碎掉。很多事物的性能不能仅仅但看一方面来判断它的全部,对于钻石是否会碎,还是要参照硬度和脆性二者之间的相互作用而再下定论。
钻石的摩氏硬度为10。钻石的原身就是金刚石,俗称“金刚钻”,它是一种由碳元素组成的矿物,是自然界中天然存在的最坚硬的物质。摩氏硬度是衡量矿物硬度的标准,共分为10级,则金刚石的硬度为10级,所以钻石的摩氏硬度也就是10。
宝石的硬度标准用“摩氏硬度”来表示,以十种不同的天然矿物作为硬度标准,定出十个硬度等级,从高到低依次为:金刚石(10)、刚玉(9)、黄玉(8)、石英(7)、长石(6)、磷灰石(5)、萤石(4)、方解石(3)、石膏(2)、滑石(1)。
摩氏硬度是通过矿物间相互划伤来判断其硬度大小,如果某矿物将另一个矿物划出划痕,那就证明这个矿物的硬度比另一个要硬。钻石可以划伤一切矿物质,所以钻石的摩氏硬度是最高的,同时也得出钻石是世界上硬度最大的物质。
钻石会碎吗
所谓的“硬度”就是指材料局部的抗挤压能力,但硬度高并不等于坚不可摧。在很多情况下,硬度较高的物质反而更容易碎。比如:玻璃的硬度比木棍高,但用木棍敲击玻璃,却可以把玻璃打碎。
钻石属于八面体中等解理,四面体会结合成一个发育完全的八面体,解理方向也是平行于八面体面的方向。当受力的点碰到钻石的解理面,钻石坚硬的结构就会瓦解,从而就出现了钻石被撞坏的画面。
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