钻石的形成
火山爆发以及矿石中的钻石均是在地球内部经过高温高压后形成的。
钻石在地下 160~480km 处形成。大部分钻石被发现位于一种称作 “金伯利岩” 的火山岩中,这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石,都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。
钻石骗局钻石又名金刚石,其本质上是由碳构成的一种单质,其除了外观精美和硬度极高也并无多大特点。
其实在19世纪钻石本应不是那样稀有和昂贵,而当今如此昂贵的钻石可以说完全是由 钻石巨头戴比尔斯一手吹捧出来的。
1870年采矿工人在南非先后发现几个巨大的钻石矿场,仅在当时的开采技术下一天便可开采出上吨的钻石。
于是钻石商联合成立了戴比尔斯公司将几乎所有的钻石矿坑都收入囊中,从此便开始了饥饿营销的模式,之后更是在媒体吹捧钻石象征着永辉的爱情,于是这个概念便一直深入人心。
人工钻石所谓人工钻石就是如天然钻石形成一般模拟高温高压的条件合成钻石。而且现如今的人工钻石已经达到宝石级别。2005年美国人造钻石的产能已达到每小时5克拉,且随着技术的进步要造出与天然钻石无异的钻石只是时间的问题。
钻石是一种昂贵的宝石,是由金刚石加工而成。除了首饰行业会用到钻石,工业领域也会用金刚石制作钻头、玻璃刀等。金刚石是碳元素组成的单质,和石墨为同素异形体。在知道了金刚石是由纯碳组成之后,就有人想方设法用碳制造金刚石,并且早就取得了成功。上世纪70年代人类就有能力制造出1克拉以上的钻石,目前很难统计出市场上的钻石有多少是人造钻石。
金刚石为正八面体结构,不论是中国产的还是南非产的,也不论是地球上的金刚石还是火星上的金刚石, 也不论是天然的金刚石还是人造的金刚石。
地球表面附近的金刚石比较少,内部的金刚石相对就要多很多。地球上天然的金刚石一般是在高温、高压的环境下产生的,地球内部的温度及压强比较高,碳元素要比在地面附近更容易结晶成金刚石。地壳深处的金刚石可以通过火山喷发或大地震到达地球表面附近。人工制造金刚石的时候可以用石墨做原料,在高温、高压的环境中改变碳原子的排列结构,就有可能制造出金刚石。人造金刚石的成本要远低于钻石的价格,只是目前限于技术手段,人造金刚石的尺寸还达不到几十克拉、几百克拉之巨。
除了价格低廉,人工制造金刚石的时候还可以掺入一些杂质,使得制造出的钻石具有某种特定的绚丽色彩。这是人造钻石的其中一个优势。有时候可以根据掺杂在钻石中的杂质鉴定出这是一枚人工制造的钻石,若是制造钻石的时候没有留下类似的痕迹,还能不能鉴定出那是一枚人工制造的钻石?难!很难!因为钻石的结构都一样,物理性质、化学性质也是一样的。
钻石虽然价格昂贵,但它没有金融属性,不像黄金那样可以作为支付手段或金融储备。钻石有工业用途,除此之外就是一件奢饰品。如果你不是小资女人,不是傻白甜,不是土豪,没必要关心钻石是人造的还是天然的。
天然钻石也是在高温高压的地方产生,所以钻石矿附近一般曾有小行星撞击或者火山喷发。模拟天然钻石的形成时的高温高压环境就可以制造钻石,但其晶体结构和天然化石有所不同。
天然钻石一般是在地下 压力在45到6Gpa,温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的环境中 形成,然后被火山喷发等地质运动过程带到地球表面,形成钻石储量较高的矿藏;而另一种情况是小行星撞击,由于短时间内大量动能转化为热能,撞击时的压力也非常高,也能形成钻石晶体。钻石可以分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石,是均匀性质相同的碳单质晶体,密度(g/mLat 25°C):35, 熔点3550°C-4000°C,绝对硬度10000-2500,因为含有的杂质元素不同,也是钻石有不同的颜色,有粉的、黄的、蓝的等等颜色,而天然的钻石未经打磨,形状可能不是很规则,而且也不会像经打磨的钻石一样形成正八面体的规则、闪耀的晶体。
既然知道了钻石形成的环境,那么人工模拟那样的高温高压环境就能制造钻石,可以在2300℃、15到18个大气压的环境下,以一颗直径1毫米左右的天然钻石作为“种子”,石墨作为碳的来源,在那样的环境中石墨中的碳原子会在天然钻石的外层重新形成结晶,但是由于不能完美地重现地下数百公里或者小行星撞击时的温度或者压力变化曲线,人造钻石的晶体结构更加混乱一些,不像天然钻石是规则的等轴晶系结构。但是硬度方面与天然钻石差别也不是很大,而且经过打磨后肉眼很难分辨天然或者人造。而如今美国的人造钻石生产已经能达到5克拉每小时,由于天然钻石开采的难度而具有一定的稀缺性,人工钻石可以在很多场合替代天然钻石。
通过钻石的人工制造和天然形成过程,可以知道人造钻石并不能完全地替代天然钻石,但也不是过分追求钻石的理由。钻石可以算是“可再生资源”,不过投入市场的钻石不是很多造就了它们的稀有,然而实际上在地下深处钻石的储量还是很高的,据一些科学家估计地球上总共有1000万亿吨钻石。
天然的钻石是在地球的深处,经过几亿、几十亿年的时间,高温高压的环境下自然形成的,火山喷发、地震等自然之力,将钻石从地表以下160公里的深处带到浅层地表。我们可以参照已挖出最深的洞来看,俄罗斯的科拉超深钻孔,仅约123公里,相对来说,160公里简直是遥不可及。天然的钻石是稀有的,不是自然界的钻石少,而是可获取的非常少,除了地球深处有大量钻石,木星、土星、天王星、海王星还会下钻石雨,其大气中的甲烷,在闪电的作用下变成煤灰型态的碳。煤灰在沉降的过程中固化成石墨,高温高压的环境使之变成钻石。
高温高压就能人工造钻石,第一批人工钻石是1954年在通用电气实验室制造的,在1600摄氏度高温和10万个大气压的环境下,使钻石晶种生长成钻石,利用晶种可以缩短钻石形成的时间。 人工钻石是真钻石,天然钻石和人工钻石的主要元素是碳,它们的化学结构和外观基本相同,硬度也一致。 人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是, 大多数天然钻石含有微量氮,而人工钻石通常不含氮 ,正因为天然钻石的稀有性,人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。绝大多数天然钻石是科学家所称的IA型钻石,IA型钻石含有大量的氮,呈团状或成对,目前这种钻石不能人工合成。
因此,想要区分天然钻石还是人工钻石,只能用科学仪器微观鉴定,肉眼是分辨不出来的。现在,你知道在哪里有可能捡到天然钻石吗?
把人工钻石放开进入珠宝市场会把天然钻石市场打的溃不成军……而且不止钻石,很多其他宝石都很容易工业化生产出来
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钻石有天然和人工合成之分(硬度10);
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天然钻石的就是金钢石,人造钻石的是经过加工的,更为美观;
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目前合成钻石由于颜色(以**为主)、颗粒尺寸(大尺寸的合成金刚石已经获得成功,但由于成本过高,用于首饰行业尚需时间)太小等原因,基本上都用于工业上;
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导热性试验在待辨钻石和其它相似物品上同时呼一口气,若是钻石则其表面凝聚的水雾应比其它物品上的水雾蒸发得快,这是因为钻石具有高导热性的原因;
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观察反射光用放大镜可观察到钻石的腰围处呈现一种很细的磨砂状并有亮晶品的反射光。钻石的这种特征是独一无二的。
参考资料钻石-
人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,从而会产生磷光现象。那么,你知道日本最大的人造钻石是多大吗我来告诉你吧。
日本最大的人造钻石
中国日报网站消息:日本研究人员近日宣布,他们研制成功直径达4毫米的全球最大最硬的人工钻石,有望将来用于加工坚硬金属等领域。此前最大的人工钻石直径不过15毫米。据《朝日新闻》等日本媒体报道,这一人工钻石由日本爱媛大学与住友电气工业公司的研究人员研制成功。它是一种由直径10到30纳米的钻石结晶而成的多结晶钻石,呈淡淡的糖稀色,并不像宝石那么光彩夺目。但是与单结晶钻石容易沿受力方向破裂不同,这种人工钻石能承受来自各个方向的力,硬度最高可达天然钻石的2倍。
这种人工钻石是把石墨放置于专用装置中,在2300摄氏度、15万到18万个大气压的高温高压环境下制造出来的。该研究小组曾于2003年研制成功最大直径约15毫米的结晶钻石,但由于体积太小,无法应用于工业生产。
后来,研究人员改良了加热装置,历经3年终于研制出了这个“大块头”。研究小组负责人、爱媛大学地球物理学教授入舩彻男表示,他们将进一步改良工艺,争取在2年之内使大型人工钻石在工业中得到应用。
磷光
磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态(通常具有和基态不同的自旋多重度),然后缓慢地退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)。当入射光停止后,发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的,因此这个过程很缓慢。所谓的"在黑暗中发光"的材料通常都是磷光性材料,如夜明珠。
磷光的概述
通常发光方式很多,但根据余辉的长短将晶体的发光分成两类:荧光和磷光。余辉指激发停止后晶体发光消失的时间。
当处于基态的分子吸收紫外-可见光后,即分子获得了能量,其价电子就会发生能级跃迁,从基态跃迁到激发单重态的各个不同振动能级,并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量达到同一电子激发态的最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为荧光。荧光也可以说成余辉时间≤10^(-8)s者,即激发一停,发光立即停止。这种类型的发光基本不受温度影响。
如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转,当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时,就会发生系间窜跃,到达激发激发三重态,经过振动驰豫达到最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为磷光。当然,磷光也可以说成余辉时间≥10^(-8)s者,即激发停止后,发光还要持续一段时间。根据余辉的长短,磷光又可以分为短期磷光(余辉时间≤10^(-4)s)和长期磷光(余辉时间≥10^(-4)s)。磷光的衰减强烈的受温度影响。
机制
电子依照泡利不相容原理排布在分子轨道上,当分子吸收入射光的能量后,其中的电子从基态S0(通常为自旋单重态)跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于激发态的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态。比如电子可以从经由非常快的(短于10 秒)内转换过程无辐射跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态,然后从经由系间跨越过程无辐射跃迁至能量较低且具有不同自旋多重度的激发态(通常为自旋三重态),再经由内转换过程无辐射跃迁至激发态,然后以发光的方式释放出能量而回到基态S0。由于激发态和基态S0具有不同的自旋多重度,虽然这一跃迁过程在热力学上有利,可是它是被跃迁选择规则禁戒的,从而需要很长的时间(从10 秒到数分钟乃至数小时不等)来完成这个过程;当停止入射光后,物质中还有相当数量的电子继续保持在亚稳态上并持续发光直到所有的电子回到基态。
磷光的历史
人类认识磷光已很久,在古代,磷光被笼罩上了一层神秘的色彩(如严寒干燥又晴朗无风的冬夜,在坟堆间偶然漂浮的小亮点,被人们认为是鬼火)。有的宝石在暗处会发光,如1603年,鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射被移到暗处后,会继续发光。当时关于磷光的记载中描述:鲍络纳石经阳光照射,须孕育一段时间后才产生光。经过几个世纪后,人们才弄清楚这一现象的发光原理与发光过程。1845年,Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出强烈的光
磷光现象
当去掉光源后,叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光,它是由三线态回到基态时所产生的光,这种发光现象称为磷光现象。
人或动物的尸体在腐烂的过程中,磷就会以联磷或磷化氢气体形式钻过土壤,钻出地面。磷在空气中缓慢氧化,当表面聚集热量达40摄氏度时,引起自燃,部分反应能量以光能的形式放出,这就是磷在暗处能发光的原因,叫“磷光现象”。
硬度为10。
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。
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。
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。钻石的。也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。
扩展资料:
天然钻石价格不菲,渴望拥有一颗高纯度钻石的消费者或许可以考虑英国科学家在实验室里“种”出的钻石。这种人造钻石比天然钻石更纯净,价格却便宜两成。
英国加的夫大学奥利夫·威廉姆斯教授带领一个团队为半导体研究制造钻石。他们先把一颗天然钻石作为“种子”置入真空室,以去除空气中所含杂质,然后向真空室泵入3000摄氏度高温的气体甲烷和氢气,形成高度带电等离子体。由于温度较高,这两种气体迅速分裂。从甲烷气体中分裂出的碳原子集合于“种子钻石”,自然模仿这颗天然钻石的晶体结构,以每小时0006毫米的速度“生长”。实验室环境下,几天就可以“培育”一颗1克拉大小的钻石。
同样技术可用于生产首饰用钻石。威廉姆斯教授说,这种实验室“种”出的钻石纯度高于自然界存在的几乎任何物质。他告诉英国天空新闻频道:“最好的‘种植手’(生产的钻石),每一万亿原子只有一个不纯。”与同等大小的天然钻石相比,这种人造钻石价格便宜15%至20%。
这项技术有望彻底颠覆钻石产业,已经有几家大企业尝试“种植”首饰用钻石。不过,钻石生产商协会董事长让-马克·利伯赫尔认为,即使外观上肉眼难以区别,人造钻石和天然钻石仍然价值不同。因为,珠宝的价值一定程度上取决于“情感质量”。
参考资料:
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