碳如何变为钻石?

在高温高压下结晶(如钻石) ：在高温高压反应腔内，碳在高温区溶解，低温区结晶生长晶体。

在高温高压下合成宝石：主要用来合成金刚石。

基本原理：利用高温高压原理，将碳源放在叶蜡石反应腔高温熔解碳，在反应腔中高温熔融金属内输运金属，采用Ni-Fe合金或Fe-Al合金，最后碳在低温区籽晶上结晶。

加拿大一项新的研究发现，来自地下深处的钻石揭示了对地球生命至关重要的碳如何在地球内部和表面之间循环的秘密。

地球上所有生命赖以生存的碳以一种称为碳循环的模式在地球的大气层、海洋和地壳中移动。这种循环在气候中起着关键作用，比如，二氧化碳从太阳中捕获热量，使全球变暖。

碳循环中最广为人知的部分发生在地球表面或附近，但最近的研究结果表明，整个循环可能比人们通常认为的更深入地球内部。当一个构造板块俯冲到另一个构造板块之下时，海洋沉积物或海洋地壳可以陷入地球的地幔，即地壳和核心之间的热岩石层。

研究的主要作者，加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的地球化学家玛戈·瑞吉尔说："如果我们想了解为什么我们的星球会进化成今天的宜居状态，以及其它星球的表面和大气层如何由其内部过程形成，我们需要更好地了解碳循环。"

解开这个谜团的一个方法是分析超深钻石，它们是来自250公里以上深度的钻石，看看它们可能含有哪些来自地壳的碳。

瑞吉尔和她的同事们调查了从西非几内亚的超深钻石。根据钻石内发现的矿物质杂质种类推定，这些宝石大约起源于250至700公里深的下地幔。研究人员对钻石和钻石内的矿物碎片进行了检查，包括它们所拥有的碳、氧和氮的不同同位素。不同同位素的比例因最终制造钻石的材料来源不同而不同。

研究人员发现，起源于660千米以上深度的超深钻石似乎主要来自火山洋壳。源自660千米以下的钻石的同位素比值显示，它们很可能是由来自地幔下部的碳形成的。这表明，来自地壳的碳在向上循环之前，只能在这么深的地方循环。

科学家们指出，深层地幔中含有丰富的金属铁，而在这些深度，碳与之结合得很好。然而，这种铁碳合金在暴露于水时就会分解，解放出来的碳可能形成钻石。他们认为，这很可能是在潜岩中富含水的矿物分解之后。

卡内基科学研究所的岩石学家迈克尔·沃尔特说，未来的研究应该调查整个地球上的超深层钻石，以获得真正的全球深层碳循环图景。

瑞吉尔和她的同事还计划调查超深钻石内的硅和镁同位素，以更多地了解来自地壳的材料如何在深层地幔内循环。

9号出版的《自然》科学期刊刊登了这份研究报告。

虽然碳和钻石同样都是c元素构成的，但是他们的内在结构是完完全全不一样的，所以这也是导致碳和钻石差别巨大的重要原因。

石墨的内部结构排列是一个碳原子连接另外三个碳原子，排列的样子是呈现蜂巢式的多个六边形，每一层有微微的范德华引力，每个碳原子会释放一个电子。排列方式决定了硬度柔软，因为电子不饱和，会释放电子，导致石墨导电的特性。石墨的形成条件较为简单，可人工合成，导致是一种常见的化学物质。

钻石排列方式较与石墨就比较复杂，它是每个原子与周围的4个原子形成正四面体的结构，又叫做金刚石立方晶体结构，在晶体中碳原子都已SP3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体，由于金刚石中的C-C键很强大，所以金刚石硬度特别大，熔点很高，又因为所有电子都形成共价键，没有游离电子，导致金刚石不导电。金刚石的形成条件很苛刻，人工不能合成不能达到珠宝层次，只能合成用于工业。

总的来说就是因为他们两种的原子排列顺序和密度不同，导致的巨大差距。钻石中的每个碳原子周围都有4个原子，并和中心碳原子保持等距离构成一个稳定的四面体，故其硬度较大，结构稳定。而碳并不是这样的。我们家里烧的碳的原子排列规律是呈正方体，所以钻石比碳坚硬。除非钻石有特殊的颜色，否则一般就的纯碳。

钻石中文名称：金刚石

英文名称：Diamond

摩氏硬度：10

化学成份：9998%的碳

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。

因为原子排列顺序不同

组成金刚石的碳原子呈晶格状,好像空心的蜂窝一样。这种结构使原子间相互的作用力很大,十分坚固。金刚石是硬度最大的一种物质,可以用来切割很坚硬的物体,划玻璃的刀头上就镶有金刚石。而组成石墨的碳原子为层状成片状。层与层之间很容易相对滑动,这种结构使石墨比较柔软