把碳高温高压变成金刚石是物理变化还是化学变化？

把碳高温高压变成金刚石是化学变化。碳的结构改变了，性质也变了，如金刚石比碳硬度大，而物理反应只会改变物质形状等。

　　金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石，

也是贵重宝石。

　　碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。

碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。

你还是别拿钻石来举例了。你直接举例水就可以了。这玩意结出的冰依据温度和压强的不同，一共就有至少18种之多（2019年发现了冰18，宏观上18种冰一共有5种明显颜色差别）。我们最常见的常压0度对应的只是其中立体网状的那种而已。

对于不同压强不同温度对应不同晶体，你可以理解为晶体维持一定的形态，是由分子间作用力决定的，其中的原子只允许在一定的范围内振动或者旋转。

热量能让原子振动加剧，脱离原本平衡位置（所以加热晶体超过熔点会熔化），在加压的情况下，部分原本存在的分子间作用力拆散，更多原子在外界压力作用下趋于集中，于是一个原子周围聚集了更多的其他原子，重新出现新的分子间作用力，这个力可以一定程度抵消外界压力以及自身热运动，这就有了高温高压下新的晶体。

撤去外界压力后，不稳定的晶体可能会转化为更稳定的形式，也有的不转化。

很不“巧”的就是钻石的那个排列就是撤去外力后很稳定的方式之一。

或者这么说，其他形式的晶体空间组合，在形成钻石的高温高压下不复存在，就这么简单。

当然，顺便一提，原则上我们可以无限对物体加压，甚至做到摧毁原子结构的地步，但这时，冰就不能称为冰了，而是中子态的某个东西，这就是别的问题了。

有人说钻石代表永恒，可你知道它是如何形成的吗？实际上，无论是通过何种方式，毫无疑问都需要很长的时间周期，才得以让一大块碳结晶变成闪闪发光的钻石。科学家们在高温高压的实验环境中，重建了咸金刚石矿床，确认地球正在将海洋压成咸的钻石，当地幔破坏古老的海底矿物之时，许多钻石也正在地球上形成。

大陆板块下研磨时形成的钻石

长时间以来，科学家们一直难以揭开钻石的天然制造过程之谜，其中深受大部分人认同的理论是：在构造俯冲带的条件下，海洋板块的一部分因为受到了大陆板块下的研磨，而后导致了许多钻石的形成。海底的所有矿物质和海洋板块，在这个过程中都潜入了数百英里的地幔中，在这里，有高压和高温的特殊环境，它们就是这样缓慢地结晶。最终，被称为金伯利岩的火山岩浆和这些晶体混合在一起，然后，形成的钻石形态冲击了地球表面。

数千万亿钻石藏在地球深处

被人们用来表达爱意的特殊矿物质- 钻石，或许并不像大家以为的那么特别。早前就有研究表明，在地球的内部深处，充满了数千万亿的钻石，数量达到了之前预计的1000倍。只是，因为它们位于地表下方约145到240公里的克拉通“根部”，并且呈现为大块的岩石，我们并不能达到此处。这些闪闪发光的藏匿物，正是科学家们通过观察地下的地震波所发现，根据这些振动的规律会因为所撞击岩石的成分、温度和密度而发生改变，才得以记录下这些构建地球的、却无法到达的内部图像。通过地震活动的记录，创建了一个三维模型，将穿过地球主要克拉通的地震波速度都记录下来，然后从各种组合中创建“虚拟岩石”。

通过计算地震波穿过它们的速度发现，有1％至2％的克拉通根由钻石组成，而其余部分，则主要由橄榄岩组成地球上地幔中的岩石，和来自海洋地壳的一点榴辉岩。当波浪穿过地球，钻石将比其他不那么僵硬的岩石或矿物更快地传播它们。科学家们发现大部分数据最好用钻石解释，但是，由于很难直接对这些区域进行采样，所以尚不能肯定地说。

钻石的海洋起源有了新证据

之所以这种理论更流行，是因为可以在海洋矿物质中找到支撑点。比如，这些矿物质会产生蓝色宝石，它们拥有自己标志性的色调，并且是地球上最深、最稀有和最昂贵的钻石类型，正是因为其本身价值，导致了科学家们难以对其进行研究。

5月29日，一项新的研究在“科学进步”上发表，科学家们的新研究结果，为钻石的海洋起源提供了新证据。在这个科研项目中，科学家们选用了更常见的一类石头中的沉积物作为实验对象，即纤维状钻石。这种类型的钻石和平时婚礼中用到的有所不同，这种纤维状钻石，其中含有少量钾、盐和其他物质，对于那些珠宝商而言，它们的价值相对而言较低。

但是，对于科学家们而言却反而更有价值，可以揭露其“地下血统”。之前就有一种理论认为，钻石内的盐分是来自海洋水，但一直没有办法进行测试。可能是因为并没有相同的活泼环，才有了数十亿年前的突变岩石，它们暴露在地球深层地幔的压力和灼热温度的许多生命周期。

非古老起源下的高温高压反应

科学家们在没有追溯真实钻石的古老起源情况下，试图在实验室中重新创造这一系列的反应，当海底矿物质侵入地幔，发生了超高压反应。并且，研究人员将海洋沉积物样品放入了一个特定容器，在这个容器中，还含有一种被称为橄榄岩的火山岩（广泛存在于钻石被认为形成的深处）。而后，科学家们模仿了地幔中的那些，将混合物暴露在强烈的高热和压力条件下。通过实验发现，当混合物达到一定的承受力和温度之时：当混合物处在4-6千兆帕斯卡（海平面平均大气压的 40,000至60,000倍）和温度在1,500至2000华氏度（800至1,100摄氏度）的时候，所形成的盐晶体和纤维钻石几乎具有相同的特性。简而言之，旧的海床滑入地幔深坩埚所导致的撞击力，成为了钻石形成的完美自然条件。因为，由纯碳制成宝石钻石，不包括任何沉积物沉积物，也可以这种方式生成。

钻石的生长还离不开某些咸液

对于钻石的生长而言，除了之前提到的自然条件以外，在其周围还需要存在某种咸液，并且，科学家们已经确认，海洋沉积物是符合该要求的。在火山爆发期间，钻石通常会在地球表面赶上这趟便车。与此同时，通过相同的实验，也产生了对金伯利岩形成起到关键作用的矿物。所以，你戴在手上的钻石，可能真的正是古代海洋历史。被称为金伯利岩的岩浆，是地球上所有岩浆最深的起源。尽管金伯利岩的晶体密集 ，有时还含有钻石 ，但它们却相当迅速地向上升起。产生金伯利岩的矿物质最初含有溶解的化合物，如二氧化碳。然而，这些岩浆后来在地幔中吸收二氧化硅负载的矿物质，这会降低它们与二氧化碳的连接程度，从而迫使它排出。这让岩浆的密度降低了，导致金伯利岩浮力足以快速上升，含金刚石的岩浆显然会通过放弃重量，迅速从地球深处升到地球表面。如果，这样的宝石对你来说太过昂贵，请不要失落。因为，你还可以带上金戒指，或铂金的戒指，便可以带着这个星球的极端过去。有新的研究结果表示，人们日常所佩戴的这些珠宝中有微量的闪亮矿物质，而它们则可能起源于史诗的中子星碰撞事件，而这样的碰撞，实际上是在46亿年之前的太阳系上肆虐。

钻石是世界上最古老的宝石。它们经过很长时间的形成，在地球历史上的不同时期都存在。目前在矿区开采的大多数钻石都有40亿年左右的历史。那么，钻石真的需要那么长的时间来形成吗？事实上，钻石的形成需要温度和压力条件! 众所周知，石墨是在碳原子排列成六角形的蜂窝状时形成的，而钻石是在碳原子堆积成立方体时形成的。事实上，科学家已经能够通过高温高压的环境培育出大克拉的钻石，下面介绍如何利用石墨培育钻石。

在国外，科学家通过液压机将小克拉钻石培育成大克拉钻石，而需要的辅助材料就是石墨。小克拉钻石被包裹在石墨中，放在培育容器中。然后将容器放在液压机中进行生长，这只需要四天时间。在这四天结束时，可以将其取出，剥去培育容器和多余的石墨。在短短四天内，这颗小克拉的钻石的尺寸增加了两倍。这种培养出来的钻石在外观上与天然钻石没有任何变化，但在内部的子结构上会有一定的差异，只要在技术上鉴定一下就很容易分辨出来，所以不会成为造假的手段。在石墨转化为金刚石的过程中，虽然石墨中的碳原子没有变化，但原子之间的键却发生了变化，材料中碳原子的排列也发生了变化。

一些原来的原子键被打破，一些核心原子键被重新建立，这种转变需要巨大的能量。钻石不仅仅是装饰品。它们有许多用途。钻石就是 "金刚钻"，是一种碳素矿物，是地球上最坚硬的物质，所以它可以用于工艺品和工业切割，具有重要作用。

可以说，锦江区是一个芯片制造行业。刘志攀是这个领域的****。作为复旦化学系的 "带头人"，刘志攀参与解决了将石墨转化为金刚石的问题。目前，世界上已经有十多个国家合成了金刚石。在智能制造加速发展的今天，谁能最快掌握精密技术，才能在国际科技竞争中胜出。