钻石主要由什么元素组成?

钻石主要由碳元素组成的。

钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。

钻石在天然矿物中的硬度最高，其脆性也相当高，用力碰撞就会碎裂。源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质，是公认的宝石之王。

卡，或译克拉、克拉（Carat），是钻石的质量单位。一卡相等于200毫克，相传早期钻石商人称量钻石所用的砝码为稻子豆树（carob）果实，一粒这样的果实大约就重200毫克。因为钻石的密度基本上相同，因此越重的钻石体积越大。越大的钻石越稀有，每卡的价值亦越高。

钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。常含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。

纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2417，色散中等，为0044。均质体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度352克/立方厘米。钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。

钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。

钻石与相似宝石、合成钻石的区别：

宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如：仿钻立方氧化锆多无色，色散强（0060）、光泽强、密度大，为58克/立方厘米，手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和，肉眼很难将它与钻石区别开。

一、钻石与仿制品的鉴别

由于钻石是一种深受人们喜爱的，但价格昂贵的宝石。因此，人们一直需要一些廉价而外观又很像钻石的仿制品。钻石的仿制品可以是天然宝石矿物，也可以是人造或合成材料，但由于这些仿制品的物理性质与钻石总有不同之处，人们可以通过各种方法将它们区别开。表15-2-1列出钻石及其常见代用品的物理性质。

表15-2-1 钻石及其代用品的物理性质

(一)钻石肉眼鉴定

1毛坯的肉眼鉴定

(1)观察光泽：钻石具有特殊的金刚光泽，是区别其他无色透明矿物(或材料)的重要特征，观察时要尽量从光滑面进行光泽的观察。

(2)观察钻石的外观形态和表面特征：钻石最常见的晶体形态是八面体、立方体及二者的聚形，在无色透明矿物中能出现这几种晶体形态的矿物为数较少，即或具备相似的形状，如无色的尖晶石、锆石等，但由于其他性质与钻石相去甚远亦可彼此区分。钻石的另一个特征是晶面花纹，钻石的不同晶面常有特征的生长纹(晶面花纹)，如八面体面常有三角形生长纹等，这些均可作为钻石的识别特征。

(3)估计钻石的密度：钻石用手掂量，有“打手”的感觉，合成立方氧化锆密度为595g/cm3，几乎是钻石的一倍。

2成品抛光钻石肉眼及10倍放大镜下鉴定

(1)切工特征

1)比率：切磨钻石，特别是品级较高者，通常有很好的精确性和对称性。如多条面棱总是相交于一点，各个小面的形状与大小及比率基本一致。但钻石仿制品的切磨常比较差。

2)抛光：钻石的不同刻面上的抛光痕的方向往往不一致。而仿钻各刻面的抛光痕的方向较一致。

3)腰棱：由于钻石硬度很大，在加工时，绝大多数钻石的腰部不抛光而保留粗面，呈毛玻璃状，又称“砂糖状”。钻石仿制品由于硬度小，虽然腰部亦不精抛光，但在粗面上仍能看到打磨时的痕迹，如平行排列的钉状磨痕等，此外，天然钻石腰围及其附近常发现三角形，阶梯状生长纹或原始晶面。

4)刻面棱线：天然钻石硬度大，刻面之间的棱线平直而锐利，而仿制品硬度小，棱线呈圆滑状。

(2)光泽与火彩：钻石具有金刚光泽，色散适中，火彩柔和。受过专门训练的人，可以依据光泽和火彩存在的较小差异，与仿钻区别开。

(3)观察重影：具有较大双折射的仿钻材料，在10倍镜下均可见明显的刻面棱重影现象，也称双轨现象，可与单折射的钻石区别，如锆石、合成金红石、合成碳硅石等，但在观察时，要注意正确的方法，避免从平行光轴或近于平行光轴的方向观察。

(4)内含物的特征：钻石为天然矿物，一般带有特征的矿物包裹体，生长结构等各种天然信息，这是钻石与其他仿制品的根本区别。例如，由平直且平行解理诱发的解理裂隙——羽状纹；特征的生长纹、双晶纹以及钻石腰棱上残留的原始晶面上的晶面纹理等——生长结构；典型的晶体包裹体有石墨、无色或白色橄榄石、红—红褐色晶形完好石榴子石、黑色的晶粒状铬铁矿、小钻石晶体等。

此外，还有一些简单的鉴别方法也具有实际意义，但有一定的局限性。例如，线条试验法，将标准切工的钻石台面向下放在一张有线条的纸上，垂直观察，几乎看不到纸上的线条，非标准切工不适用；倾斜试验法，将样品台面向上，置于暗背景中的，垂直观察离观察者最远的区域，出现暗窗者是仿钻，合成CZ、钛酸锶等折射率高的不适用；亲油性试验，用油性笔在钻石表面划过时可留下清晰连续的线条，而仿制品则会聚成一个个小液滴；托水性试验，用毛细管将小水滴点在样品上，水能在钻石表面保持长时间隆起，反之则为仿制品。

(二)常规仪器鉴定

常用比较简便的仪器进行鉴定和区分：

1热导仪测试

钻石的热导率很高，应用热导仪可以快速地鉴别钻石与仿钻石，但要注意合成碳硅石在热导仪测试中也会像钻石一样发出蜂鸣声，进一步区别可以通过刻面棱重影，内含物特征等进行。

2偏光仪检查

钻石为均质体矿物，而水晶、锆石、无色蓝宝石，托帕石及白钨矿等均为非均质体，理论上用偏光镜应很容易区分开。但天然产出的钻石常出现异常消光，给这种方法带来困难。

3折射率测定

对于水晶、托帕石等低折射率的样品，可以通过测定折射率将他们区别开，但大部分钻石仿制品折射率较高，不能用折射仪测定，而且容易损坏折射仪，因此一般不用测定折射率的方法来进行鉴别。

4密度测量

用静水力学法或重液测量未镶嵌的裸钻或毛坯也是鉴别钻石真伪的有效手段。

5色散

钻石的色散0044是无色透明天然宝石中最高的，因此易于与其天然宝石的代用品相区别。而一些人造的仿制品，如钛酸锶、合成金红石等的色散比钻石大得多，也不难区别。

6分光镜及分光光度计

天然产出的钻石大多数是Ia型(约占98%)，由N3中心致色，这类钻石在415nm处有一强吸收。

二、合成钻石的鉴别

1颜色

大多数合成钻石为**，有一种为近似琥珀**。

2内外部显微特征

(1)合成钻石内常可见到细小的铁或镍铁合金触媒金属包裹体，常呈长圆形，平行晶棱或沿内部生长区分界线定向排列，或呈十分细小的微粒状散布于整个晶体中，在反光条件下，这些金属包裹体可见金属光泽。

(2)合成钻石晶面上常会显示不寻常的树枝状生长花纹。

(3)天然钻石一般呈八面体或立方体等单形或聚形，而合成钻石则发育八面体、立方体、菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形。

3荧光特征

合成钻石在长波紫外光下常呈惰性，而在短波紫外光下因受自身不同生长区的限制，其发光性具有明显的分带现象。

4吸收光谱

无色—浅**天然钻石在415nm、452nm、465nm、478nm有吸收线，特别是415nm吸收线的存在是指示无色—浅**钻石为天然钻石的确切证据，而合成钻石则缺少415nm吸收线。

1996年戴比尔斯(deBeers)推出的Diamondsure仪器，用于天然钻石和人工钻石的鉴别，该仪器采用分光光度计的原理，专门测量样品是否具有415nm吸收线，如再配合使用另一种名为Diamond view的仪器，便可以准确鉴别天然与人工合成的钻石。

5异常双折射

天然钻石在正交偏光镜下观察常具弱到强的异常双折射，干涉色颜色多样。多种干涉色聚集形成镶嵌图案，而合成钻石异常双折射很弱，干涉色变化不明显。

6阴极发光

合成钻石的不同生长区因杂质成分(如N)的含量、结构不同，而导致在阴极发光下显示与天然钻石完全不同的颜色和生长条纹等特征。

三、优化处理钻石的鉴别

钻石优化处理的目的，一是改善钻石的颜色；二是提高钻石的净度。

1颜色优化处理品的鉴别

除了用颜料涂层法改善的钻石极易鉴别外，其他方法改善颜色的钻石很难鉴别。对用辐照法增色的钻石，人们已找出了一些与未经处理钻石的差别，如，吸收光谱的不同，但对常规鉴定没有太大的帮助。对于高温高压法去黄变白的钻石就更难鉴别了，为了区分，目前只好采用在钻石腰棱刻字的方法加以限制。如，在高温高压下，Gepol法将Ia型褐色系列净度高的钻石中石墨转化为钻石，使钻石色级可升高至D—G级。GIA采用在钻石腰棱激光刻“Ge pol”印记。还有在高温高压下，将Ib型钻石中N原子迁移形成Ia型，使颜色变浅，色级升高的方法也比较难鉴别。

2净度处理品的鉴别

(1)激光钻孔处理钻石：利用激光技术在高温下对钻石进行激光打孔直达包裹体，将钻石中的有色或黑色包裹体除去再用化学药品进行清理。激光处理过的钻石，会在钻石表面留下永久性的激光孔眼，从亭部观察可见激光孔道。

(2)玻璃充填：充填钻石常具闪光效应，暗域照明下常见的橙黄、紫红、粉色，其次为粉橙色闪光，而亮域照明下可见蓝绿、绿色、绿**、**闪光，同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色，但总体比较单一。而未经填充的裂隙呈现七彩的光谱色。

做钻石的方法有：高温高压合成法、化学气相淀积合成法。

1、高温高压合成法：温度和压力仍是制造晶体的两项关键因素，索钻珠宝专业人士介绍，其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造钻石，水压提供高压，电力产生高温，使碳围绕着直径为1毫米，由天然钻石制成的籽晶而形成晶体。

2、化学气相淀积合成法：使天然气和氮气加热后，在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体，该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上，并逐渐积聚和硬化，形成钻石薄片，进而切割成宝石形状。

钻石的化学成分：

钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。它常含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的存在关系到钻石的类型和性质。它的晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。

纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2417，色散中等，为0044。均质体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。

一组解理完全。密度352克/立方厘米。钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。

钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生产。

因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如：仿钻立方氧化锆多无色，色散强（0060）、光泽强、密度大，为58克/立方厘米，手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和，肉眼很难将它与钻石区别开。