金刚石结构的性质

金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。

在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

钻石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为352g/cm3，折射率为2417，色散率为0044。

扩展资料：

金刚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，是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为目前已知自然存在最硬物质。

由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。

-金刚石

［化学组成］无色透明的金刚石质纯，带色和不透明的常含N，B，Si，Al，Na，Ba，Fe，Cr，Ti，Ca，Mg，Mn等元素。

［晶体结构］等轴晶系。在金刚石的晶体结构(图11-4)中C分布于立方晶胞的8个角顶和6个面中心，在将晶胞平均分为8个小立方体时，其中的4个相间的小立方体中心分布有C(图11-4A)。金刚石结构中的C以共价键与周围的另外4个C相连，键角109°28'16″，形成四面体配位(图11-4B)。

图11-4金刚石的晶体结构

［结晶形态］自然界中金刚石大多数呈单晶产出(图11-5，图11-6)，常见圆粒状或碎粒。其单形主要是八面体{111}，菱形十二面体{110}及它们的聚形，少数为八面体{111}、菱形十二面体{110}与立方体{100}、四六面体{hk0}的聚形。由于熔蚀作用常见晶体呈浑圆状，晶面弯曲，并出现蚀像，不同的单形有不同的蚀像，如八面体晶面出现三角形，立方体晶面出现四边形熔蚀坑。

［物理性质］成分较纯的金刚石为无色透明，由于微量元素的混入而呈不同的颜色，常常带深浅不同的**色调，也有呈乳白色、浅绿色、天蓝色、褐色和黑色等;典型的金刚石光泽，断口具油脂光泽。平行{111}解理中等。硬度10。相对密度351～352。性脆。纯净金刚石导热性良好，室温下其热导率几乎是铜的5倍。具发光性。

图11-5呈八面体晶形的金刚石单晶体

图11-6金刚石的晶形

［成因及产状］金刚石仅形成于高温高压的条件下，为岩浆作用的产物，目前仅见于超基性岩的金伯利岩(角砾云母橄榄岩)、钾镁煌斑岩及高级变质岩榴辉岩中。

当含金刚石的岩石遭受风化后，可以形成金刚石砂矿。

世界上著名金刚石产地有南非、扎伊尔、俄罗斯雅库特等。我国山东、辽宁、贵州等地相继发现金刚石的原生矿床。山东发现一颗重158786克拉的金刚石。

［鉴定特征］极高的硬度，标准金刚光泽，晶形轮廓常呈浑圆状。

［主要用途］根据用途不同可分为宝石金刚石和工业金刚石。前者主要利用其光彩诱人的色泽和极高的硬度，经人工琢磨成各种多面体后就成为“钻石”，钻石至今仍然是最紧俏、最名贵的宝石，质优粒大者价格更为昂贵，如大于1g的优质钻石价格可达5000美元/克拉以上。后者主要利用其各种特性，如利用金刚石的高硬度制作仪表轴承、玻璃刀、表镶钻头、固体微波器及激光器件折散热片;利用其优良的红外线穿透性制造卫星窗口和高功率激光器的红外窗口;利用其半导体性能制作整流器、三极管，等等。随着科学技术的迅速发展，金刚石的用途越来越广泛。

钻石，俗称“金刚石”，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。元素符号是C。

亚洲宝石协会（GIG）报告：钻石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。

在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

扩展资料

钻石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。

钻石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。根据钻石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异，可将钻石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类，并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类。

Ⅰ型钻石，特别是Ⅰa亚型，为常见的普通钻石，约占天然钻石总量的98%。Ⅰ型钻石均含有一定数量的氮，具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。Ⅱ型钻石极为罕见，含极少或几乎不含氮，具有良好的导热性和曲面晶体的特点。Ⅱb亚型钻石具半导电性。由于Ⅱ型钻石的性能优异，因此多用于空间技术和尖端工业。

-金刚石 （ 钻石）

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金刚石碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环，伸展成片层结构，这里C-C键的键长皆为142pm，这正好属于原子晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠。电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。

石墨晶体中层与层之间相隔340pm，距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间结合很强，极难破坏，所以石墨的溶点也很高，化学性质也稳定。　

鉴于它的特殊的成键方式，不能单一的认为是单晶体或者是多晶体，现在普遍认为石墨是一种混合晶体