硬度和脆性是两种不同的概念,其中关联性并不是很强。硬度是指材料的抗挤压能力,但硬度高并不等于坚不可摧,反而在很多情况下,硬度较高的物质反而更容易碎。
比如玻璃的硬度高于木棍,而用木棍可以敲碎玻璃,钻石同理。钻石的结构是一个八面体,当其受力的时候,钻石会沿着平行于八面体的方向破碎开来。从而就出现了钻石被撞坏的画面。
钻石硬度是根据摩氏硬度标准来确定的,钻石属于金刚石为最高级第10级,是世界上最坚硬的。
依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,如下:
等级1:滑石
等级2:石膏
等级3:方解石
等级4:萤石
等级5:磷灰石
等级6:正长石
等级7:石英
等级8:黄玉
等级9:钢玉
等级10:钻石
关于钻石的知识延展:
概述:
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。钻石美丽、稀有,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情。
2017年5月16日,苏富比拍卖行在瑞士日内瓦举行春季珠宝拍卖会,一对彩色梨形钻石耳坠以大约5740万美元、约合395亿元人民币的总价,创下拍卖史上的新纪录。这对梨形耳坠产自南非,除颜色不同,外形几乎一模一样,分别重约16克拉。其中,深粉色钻石名为“阿泰米斯”,拍出1550万美元(1067亿元人民币),另一颗钻石为深湖蓝色,名叫“阿波罗”,由于颜色比粉钻更罕见,价格是粉钻的两倍多。
形成原理:
钻石是金刚石精加工而成的产品,钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(无色)。
自从钻石在印度被发现以来,就有人在河边、河滩上捡到钻石,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。
1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。
另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在45-60Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500℃。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而已经开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。
产地分部:
世界各地均有钻石产出,已有30多个国家拥有钻石资源,年产量一亿克拉左右。产量前五位的国家是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。这五个国家的钻石产量占全世界钻石产量的90%左右。其它产钻石的国家有刚果(金)、 巴西、圭亚那、委内瑞拉、安哥拉、中非、加纳、几内亚、象牙海岸、利比利亚、纳米比亚、塞拉利昂、坦桑尼亚、津巴布韦、印度尼西亚、印度、中国、加拿大等。
世界主要的钻石切磨中心有:比利时安特卫普,以色列特拉维夫,美国纽约,印度孟买,泰国曼谷。安特卫普有"世界钻石之都"的美誉,全世界钻石交易有一半左右在这里完成,“安特卫普切工”便是完美切工的代名词。
主要储量:
全世界钻石的储量和生产概况:
已探明天然钻石储量大约有25亿克拉,其中澳大利亚65亿克拉,扎伊尔55亿克拉。按开采水平现有钻石储量只能开采25年,但随找矿科技水平的提高,每年都发现有新的矿区,近几年加拿大钻石储量明显增加。
自从钻石开采以来,共采出钻石350吨左右,即175亿克拉,全世界每年开采钻石在9000万-1亿克拉,其中宝石级占17%-20%。20%宝石级钻石价值相当于80%工业级金刚石价值的5倍。
简易鉴别:
钻石的简易鉴别方法:需要借助一个10-20倍放大镜作辅助并作数个简单的观测。
(1)观察钻石的腰部,若是磨沙状腰围就最适合用此方法,钻石因为比任何冒仿品坚硬,因此不会像冒仿品般出现细条状的纹路,钻石的腰围乃呈颗粒状外观。
(2)钻石比冒仿品坚硬,冒仿品的刻面稜线往往会比钻石的感觉圆钝,而钻石的刻面稜线必是锐利的。
(3)基于钻石比冒仿品坚硬,冒仿品的刻面稜线常常出现磨损的情况。
(4)若钻石留有天然面,天然面上有机会发现到钻石独有的『三角形生长纹』。
(5)若钻石出现崩断口,外观通常皆为阶梯状,而冒仿品则会截然不同地呈弯弧或贝壳状。
人骨的莫氏硬度为3到4之间,头颅骨亦然。
相关资料:硬度:材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
莫氏硬度标:钻石10、金9、水晶8、石英7、正长石6、磷灰石5、氟石4、方解石3、石膏2、滑石1。
而牙釉质和牙骨质构成齿冠的外层,莫氏硬度为6~7,主要成分为羟基磷灰石。
钻石的硬度是铁的40倍,钻石会“粉身碎骨”。
钻石很硬,任何东西都伤害不了吧?用锤子砸呢?估计也不会有任何问题!关于这个问题,实践出真知。亲自尝试最好,现场实验说明问题,我有锤子,准备好了,你有钻石的话就贡献出来,让我试一下,一锤子下去,情况一目了然,开个玩笑。
理论上分析:钻石就是金刚石,自然界硬度最高的物质,莫氏硬度为10级,达到10级的只有钻石,维氏硬度为100G帕,超过自其他矿物材料的硬度,玻璃和不锈钢的为55,用钢铁质的物质在玻璃上是不会造成任何迹象的,金刚石做的切割刀能轻而易举的切割玻璃,轻轻一划,就会产生痕迹,体现金刚石的硬度,切割其他物质更是不在话下,工业应用方面,具有高的耐磨性与,被应用于切削和钻探等领域。
钻石的硬度很大,抵抗外力的能力应该是特别强的,韧性方面是个弱小的存在,很脆弱,铁等金属的韧性比较大,金刚石的韧性和金属不可相比,钻石经不起锤子猛砸。这可能出乎意料,是符合物理法则的。铁可以做成铁丝,缠绕捆绑东西,粗的可以制造钢筋,将铁压成薄片做成铁皮之类的东西,随意弯曲,铜等金属也可以做到这种情况,黄金白银的韧性那就更不用提了,可以做成常见的金箔银箔。但是石头和刚玉等物质不行,韧性较差,不能够承受重压、弯曲。
钻石不能承受锤子的重击,如果用硬物敲击其解理面的话,钻石易破损。通常材料的韧性使用科学上定义的“断裂韧性”来表示,“断裂韧性”是衡量材料断裂难易程度的重要参考标准,钻石的断裂韧性和玻璃属于同一级别,比钢铁等金属要地,用锤子砸钻石和与锤子砸玻璃的效果其实没有多大差别。
被我们地球人当成珍宝的钻石,除了看上去非常漂亮以外,还有一个更重要的特性,那就是它的硬度。迄今为止,钻石依然是地球上已发现的最硬的天然物质,其莫氏硬度达到了10,因此钻石不光可以用来作为珠宝收藏,还可广泛应用于各种行业,具有比较高的实用价值。
在高温高压的地球内部,碳元素会形成一种特殊的晶体,晶体中的每一个碳原子,都会与旁边的4个碳原子形成共价键,如下图所示。
这种晶体的类型被称为金刚石结构,也就是打磨之前的天然钻石。碳原子有4个外层电子,从上图我们可以看到,钻石晶体内所有的外层电子都用于了共价键的形成,因此钻石晶体内没有自由电子,这样的结构使钻石的硬度变得很大,同时也使钻石不具备导电的性质。
现在问题来了,钻石是地球上最硬的物质,如果用铁锤去砸钻石,钻石会碎吗?
相信可能没有几个人做过这样的实验,毕竟钻石那么贵重。但通常来讲,我们都会认为,因为钻石比铁锤硬得多,所以这一锤子砸下去之后,钻石并不会碎,说不定在铁锤上面,还会被钻石顶出一个凹痕。
但事实却并非如此,假如你真的这样做了,你会很郁闷地看到,稍微用力一点,钻石会被铁锤砸碎。
明明是世界上最硬的物质,为什么为如此不堪一击呢?
这是因为虽然钻石的硬度是最高的,但是它的韧度却很低。韧度又称为脆性,是物体抗破裂能力的一个物理指标,一个物体的韧度越高,它就越不容易破裂。需要指出的是,一个物体的韧度与硬度是完全不同的两个概念。
当钻石受到强力冲击时,它内部的晶体就会沿着某一个结晶方向开裂,从而变成一堆更小的钻石,也就是我们所说的“被砸碎了”。
但这也并不是说铁锤就比钻石强,如果你将铁锤压在钻石上缓缓用力,那么不管你用多大的力,钻石都不会碎,而铁锤就会与之前我们想象的那样,被钻石顶出一个凹痕。
据说日本的一家公司曾经做过一个实验,将该公司制造的人工钻石放置于钢板上,然后用压路机从上面缓慢慢地压过去,实验结果是钻石毫发无损,完胜压路机。可以想象的是,如果该实验中的压路机开快一点,那么可能就是另外的结果了。
综上所述,大家不要以为钻石是最硬的就是无敌的,事实上,因为钻石的韧度很底,所以它很容易破碎。越大的钻石就越容易破碎,所以如果你有一颗大钻石,一定要拿好了,要是不小心掉在地上,说不定它就碎了……
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