钻石的基本性质

钻石的矿物名称为金刚石，英文名称为Diamond，源自希腊语“adamant”，意思是“坚不可摧”。

钻石与红宝石、蓝宝石和祖母绿一起并称为四大珍贵宝石。目前钻石已成为结婚的信物，并被誉为四月的生辰石，象征坚韧、永恒和纯洁无瑕。

一、钻石的化学成分和分类

1化学成分

钻石是具有立方结构的碳。主要成分是C，其质量分数可达9995%，次要成分有N、B、H等。其他微量元素还有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。

2分类

钻石的分类最早由Robertson、Fox和Martin等三人根据钻石在红外区吸收带和对紫外光透射的差异提出，他们认为Ⅰ型钻石能透过400～300nm的紫外光并在红外区显示与氮有关的吸收带，而Ⅱ型钻石可透过低至220nm的紫外光并在红外区无明显的吸收带。

1959年美国的Kaiser和Bond发现Ⅰ型和Ⅱ型钻石的差异与杂质氮有关，后来人们又发现在含氮的钻石中氮的最常见的存在形式不只一种，氮以单个氮原子分散在钻石中，称为C心、以原子对集合体出现，称为A心、3个氮形成的原子团称为N3中心，而多于4个原子的原子团则称为B集合体(B心)，也可为一些较大的有几个原子厚的扁平层偏片晶氮存在，称为D心。钻石的分类是按照是否含氮和硼及氮的聚型类型划分如下(表14-1-1)。

表14-1-1 钻石的分类

天然钻石中Ⅰa型钻石约占98%以上，Ⅱa型占1%左右，Ⅰb型和Ⅱb型很少，人工合成钻石中以Ⅰb型为主，少量为Ⅰb和Ⅰa型混合型。

二、钻石的结构与形态

1晶体结构

钻石属等轴晶系， ；a0=035595nm；Z=8，具立方面心格子，C原子位于立方体角顶和面的中心，将立方体平分为8个小立方体，在其中4个相间排列的小立方体的中心还存在C原子，呈四次配位。每个C原子以SP3外层电子构型与相邻的4个C原子形成共价键(如图14-1-1)。C—C间距为01542nm，C-C-C键角109°28′16″。

图14-1-1 钻石的晶体结构

2形态

钻石属六八面体晶类，Oh-m3m(3L44L36L29PC)，常见单形：八面体o{111}，菱形十二面体d{110}、立方体a{100}及其聚形(图14-1-2a和图14-1-2b)。

图14-1-2a 钻石的常见晶形

钻石晶体通常呈歪晶，由于溶蚀作用使晶面棱弯曲，晶面常发育阶梯状生长纹、生长锥或蚀象，且不同单形晶面上的蚀象不同，八面体晶面上可见倒三角形凹坑，立方体晶面上可见四边形凹坑，十二面体晶面上可见线理和显微圆盘状花纹。

钻石的双晶依(111)最普遍，可成接触双晶、星状穿插双晶或轮式双晶。其中三角薄片(macle)接触双晶具有典型的扁平三角形外观，在双晶两个平面结合处环绕钻石有明显的青鱼骨刺纹，在钻石贸易中称为结节。

三、钻石的光学性质

1颜色

钻石的颜色分两个系列：即无色—浅**系列和彩色系列。无色—浅**系列钻石的颜色为：无色至浅黄、浅褐；彩色系列钻石的颜色一般为深黄、褐、灰及浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色，偶见黑色。

图14-1-2b 钻石晶体不同聚形示意图

大多数彩钻颜色发暗，强至中等饱和度、颜色艳丽的彩钻极为罕见。彩钻是由于少量杂质 N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中，形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。

(1)黄至棕**钻石的颜色是由于N原子代替C原子而产生的。理想的钻石晶体是禁带很宽的半导体，宽的禁带避免了可见光范围内的一切可能吸收，因此理想的钻石是无色的。当N原子代替部分C原子时，由于氮外层有5个电子，代替碳原子后多余一个电子，这电子在禁带中形成一个新的能级，相当于减少了禁带宽度，从而使得晶体能吸收可见光范围内的光能而呈现颜色。N原子代替C原子有不同的形式，一种情况是孤立的N原子代替C原子，它对能量高于22eV(波长小于560nm)的入射光有明显的吸收，使钻石呈现一系列**、褐色、棕色，其颜色很鲜艳浓郁，Ⅰb型钻石的颜色往往由该种色心引起；另一种情况是金刚石内N原子可移动聚合在一起形成多个N原子集合体，这种集合体对400～425nm光有明显的吸收作用，同时对4772nm有弱吸收，由于人们对4772nm吸收反应灵敏，4772nm蓝光被吸收后，钻石呈现**。

(2)蓝色钻石：从晶体完美程度来讲，蓝色钻石是最好的，也是极罕见的。它不含N却含有微量B(wB＜1%)，属Ⅱb型钻石。正是这些B使钻石呈现美丽的蓝色。少数含H杂质的钻石也呈蓝色。

(3)粉红色钻石和褐色钻石：这两种彩钻都是由于钻石在高温和各向异性压力的作用下发生晶格变形而产生的颜色，相比之下粉红色钻石罕见得多，因而极其昂贵。这种晶体缺陷在极端情况下可形成紫红色钻石。

(4)绿色钻石：绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阈值时，碳原子被打入间隙位置，形成一系列空位-间隙原子对，使钻石的电子结构发生变化，从而产生一系列新的吸收，使钻石着色。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大，可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可形成蓝色钻石和黄褐色钻石。

2光泽

钻石具有特征的金刚光泽，金刚光泽是自然界透明矿物最强的光泽。但钻石的光泽有时会因表面不平而显得暗淡。

3透明度

钻石的透明度为透明-不透明。纯净的钻石应该是无色透明的，但由于地质条件的复杂性，常有杂质元素进入钻石的晶格或以包裹体的形式存在于钻石中，使钻石的透明度受到一定的影响。

4光性

钻石属等轴晶系，为均质体，在正交偏光下全消光，但有些钻石由于内部应变或内部含有包裹体，偶见异常消光。

5折射率

钻石为单折射宝石，在钠光(5893nm)中折射率为2417，超过了常规折射仪的测试范围，是透明矿物中折射率最大的。

6色散

钻石的色散强，色散值为0044，比天然无色透明宝石的色散都高，所以我们在切割标准的钻石表面能看到漂亮的“火彩”。

7发光性

(1)紫外荧光：钻石在紫外灯下的荧光可有不同的反应，有些钻石发光很强，有些则不发光。钻石在长短波紫外光下可呈现从无至强的蓝色、**、橙**、粉色等荧光，通常长波较短波的荧光强。

(2)X射线荧光：钻石在X射线下一般呈现蓝白色的荧光，且稳定性好，在钻石开采中可根据钻石X射线下的荧光特性，将其他砾石分选出去。

(3)阴极发光：阴极发光可揭示钻石的内部生长结构，钻石在阴极发光仪的电子束照射下，绝大多数钻石会发出阴极荧光，主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色，天然钻石和合成钻石的生长条件不同，表现出的生长结构也不同，目前阴极发光技术已成为鉴别钻石是天然的还是合成的主要手段之一。

8吸收光谱

无色—浅**的钻石，在紫色区4155nm处有一吸收谱带；其他颜色的钻石的吸收线位于453nm，466nm和478nm处；褐—绿色钻石，在绿区504nm处有一条吸收窄带，有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。辐照改色的**钻石可能在498nm，504nm和592nm处有吸收带。

四、钻石的力学性质

1解理

钻石有四组八面体{111}方向的中等解理，{110}、{221}的不完全解理。图14-1-3为钻石{111}方向解理示意图。

图14-1-3 钻石{111}方向解理示意图

2硬度

钻石的摩氏硬度为10，是自然界最硬的矿物，钻石的硬度具有各向异性的特征，不同方向硬度不同，其八面体晶面的硬度大于立方体晶面的硬度，因此在钻石加工中可用钻石研磨钻石。

钻石具有很强的抗磨性能，摩擦系数小，其抗磨能力是刚玉的90倍。这种特性使钻石能高度抛光，并使每个小面边棱锐利、挺直。但值得注意的是，钻石虽硬，但常显脆性，在外力冲击作用下很容易破碎。

3密度

钻石的密度为352(±001)g/cm3，因钻石成分单一，并且纯度较高，所以钻石的密度相对很稳定。

五、钻石的内含物

钻石的内含物主要有浅色至深色矿物包体、云状物、点状包体、羽状纹和生长纹。矿物包裹体主要是钻石、橄榄石、辉石、石榴子石、锆石、刚玉、黑色石墨、暗色的赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿、硫化物等。云状物由云雾状白色或灰色包体组成，羽状体则包括开放式裂隙和隐蔽式裂隙两种裂隙类型。此外，钻石中还可见生长纹和解理等特征。

六、钻石的电学性质和热学性质

1电学性质

Ⅰ型和Ⅱa型钻石是绝缘体，室温下电阻率为1014～1015Ω·cm。通常情况下，Ⅱb型钻石因含硼而电阻率降低，为25～108Ω·cm，为P型半导体，钻石半导体的电阻值随温度变化特别灵敏，甚至连很微小的变化(00024℃±)都能在瞬间被记录下来，这一特点被广泛应用于真空仪器和精密测温的仪器中。

2热学性质

(1)导热性：钻石具有很高的导热率，且导热率与含氮量有关。若300°K下其导热率为铜的3倍，则其含氮量＜300×10-6。Ⅰa型钻石的含氮量多高于此值，故不宜作散热元件。Ⅰb和Ⅱ型钻石含氮量低，均具有很高的导热率，适于作散热元件。其中Ⅱa型钻石的导热率最好，约比铜高6倍，在190℃则升至30倍左右。

根据钻石的高导热率，宝石鉴定中可用钻石笔(热导仪)鉴定钻石和其仿制品；若简单地对着样品哈气，如果是钻石，则表面上的那层雾气比仿制品要消失得快，这是因为钻石传热快，钻石提供的热量让水膜迅速蒸发的缘故。

(2)热膨胀性：钻石的热膨胀性非常低，温度的突然变化对钻石的影响很小，但若钻石中有裂隙或含有热膨胀性大于钻石的包裹体时，温度的突变可能使钻石发生破裂。

(3)可燃性：高温下钻石可燃，燃点在空气中为850～1000℃，钻石在氧中加热到650℃时，即缓慢燃烧而变为气体二氧化碳。燃点和钻石与空气的接触面及增温率有关，一般小颗粒钻石比大颗粒钻石易燃。激光打孔就是利用该原理在很小区域内提供集中的热量，使空气中的氧将钻石中的暗色物质烧掉。在绝氧并加压的真空条件下，钻石加热到1800℃，可转变成石墨。

3其他性质

(1)表面性质：钻石表面具有亲油性和疏水性。由于钻石由非极性的碳原子组成，对水的H+和(OH)-不产生吸附作用，即水对钻石不产生极化作用，故钻石具有疏水性。

(2)化学稳定性：钻石对任何酸都是稳定的，甚至在高温下，酸对钻石也不显示任何作用，但在含氧盐类和金属熔体中，钻石很容易受侵蚀。

钻石发蓝光，11种颜色。纯净的钻石是无色的，受其生成条件的影响，常使钻石呈现不同程度、不同色调的颜色。钻石能反射出五光十色、光怪陆离的彩光，尤其以柔和冷艳的蓝光为主，这种现象是钻石色散作用的结果。因此，钻石会出现火焰般冷艳、璀璨夺目的美丽光彩。如果转动钻石，就会发现钻石上的奇彩光芒能迅速改变、闪烁不定、异常的迷人。

钻石火彩分为外部火彩、内部火彩、色散火彩、闪光火彩组成，下面来分部分详细介绍。

1、外部火彩

即光泽，是由光从宝石表面反射所引起，影响光泽强弱的因素主要是反射率，反射率越高，光泽越强。但反射率与折射率呈正相关关系(如下式)：即也可以说，钻石的光泽强，其原因在于折射率高。R0=(n-1)2/(n 1)2 ×100%。R0为反射率，n为折射率。但除折射率外，钻石的光泽还取决于表面质量、平整度和抛光度，钻石表面越平整，抛光程度越高，光泽越强。为了提高钻石的火彩，必须对钻石小面实施良好的切磨和抛光。

2、内部火彩

内部火彩由通过钻石的折射光所引起。如果入射到钻石内部的光通过钻石亭部小面全部反射，并从冠部反射出来(图8-1)，则钻石显得光彩夺目，烁烁生辉。如果入射到钻石中的光全部或部分从钻石亭部射出，则钻石会显得呆板，就不美。为了充分展现内部火彩，钻石必须被精心设计，面的多少，面与面间原角度都必须服从于钻石的光学性质，这些是钻石切磨必须重点考虑的。

3、色散火彩

我们知道，自然光由不同波长的单色光所组成，这些光包括红光(780-640nm)、橙光(640-595nm)、黄光(595-570nm)、绿光(570-500nm)、蓝光(500-400nm)和紫光(400-380nm)。当自然光因一定的光学原因被分开时，将形成一系带颜色的色谱，即自然光色谱。由于自然光中的各种单色光在钻石中的折射率存在差别，因此入射到钻石中的自然光将发生分离。经精心设计的钻石琢型，可将分离的光多次反射进一步分离后再从冠部射出，这样我们就可从钻石冠部看到钻石各种单色光，即出火。钻石加工艺越好，自然光被分离越大，火彩越足，钻石越美，价值越高。

4、闪光火彩

闪光是宝石被转动或光源被改变时，宝石的颜色、光辉和闪光等也随之发生变化的现象(Verena Pagel - Theisen, 1993)。进入钻石的光被反射的量取决于钻石刻面的数量、大小、几何对称性以及小面被抛光的质量。为了使钻石在转动时或光源被改变时，能产生颜色、光辉和闪光的变化，从而使钻石富有生气，就必须基于钻石的光学特征，进行精心的设计与加工。 钻石火彩的组成您清楚了吗？上面是一些比较专业的讲述，钻石火彩最直接的解释，就是完美的钻石切工将进入钻石内部的光线全部放射出来，形成特有的彩色组合光线，这就是最直接的钻石火彩解释。

从钻石(戒指)的上表面(台面)往底部看啊,看时要用灯光或阳光照明,顺着光线的方向看,同时用手缓缓地转动戒指,不是翻转,而是始终将台面向上对着光源若是好的切工即可看到美丽的火彩,看时最好借助于放大镜看。

切磨标准的钻石成品应呈现出明显的“火彩”,因其璀璨如一团火焰在钻石中流动而得名。从肉眼看,钻石有特别强的光泽,转动钻石可以看到蓝色、橙色的颜色,我们称为火彩;而仿钻石一般看上去比较苍白,没有火彩或则火彩特别强,出现红色颜色。

扩展资料：

钻石的火彩能反射出五光十色、光怪陆离的彩光，尤其以柔和冷艳的蓝光为主，这种现象是钻石色散作用的结果。如果转动钻石，就会发现钻石上的奇彩光芒能迅速改变、闪烁不定、异常的迷人，这种现象又叫钻石的“闪烁”度。

火彩的产生必须满足两个条件：首先宝石材料必须有足够高的“色散”值，其次该材料在加工中必需遵循一定的角度和比例，这一点因材料不同而有所差异。

参考资料：

-钻石火彩

D、H表示钻石的色泽。D是最好的色泽，H比较一般。

钻石的颜色，从珍贵的无色、罕见的浅蓝、粉红到常见的微黄不等。钻石越透明无色，白光越能穿透，经折射和色散后更是缤纷多彩。

颜色由D、E、F为透明无色，G-H为白色，I-J色会泛一点黄，K色以下**越来越深，而彩钻的价格会比D色的白钻贵几倍。

扩展资料：

选购：

钻石挑选有“4个C”原则：切割（cut）、色泽（color）、纯净度（clarity）和克拉(carat weight）。这是鉴别钻石质量和价值的重点。

1、切割

切割是其中唯一的人为因素。一个熟练的钻石切割师能使一块好的钻矿石光彩夺目，他能使内部的光芒最大程度地反射到钻石表面。切割师要把它切割得如同左右仿佛在照镜子般对称。

一块好的钻矿石可能因为切割师的技术不足而荒废。一颗切割理想的钻石应呈圆形，并且有58条清晰的切割边，它能最大程度反射光芒。

一颗优质的钻石有着很高的价值，反射性强且对称，但切割劣质的钻石可能因为要保留它的最大重量而切割太深或太浅，因而无法使它光彩尽放。抛光技术也将影响钻石的质量，一颗切割完美，对称的钻石可能因为抛光不好而降低价值。

2、色泽

在一些大的珠宝店里会陈列一些用于对比的钻石，他们将各种色泽等级的钻石列成一排，以帮助顾客进行对照，因为一般顾客无法用肉眼来区别钻石的色泽。钻石的颜色以无色为最上品，随着**的加深而逐渐次之。

3、纯净度

总的来说，瑕疵决定的钻石的价值。更准确的说，要看钻矿石中杂质的多少。几乎每块钻矿石中都含有杂质，即使是质量再好的钻矿石，也会存在些微瑕疵。当其净度为LC级时可视为无瑕级。

4、克拉

克拉曾被认为是衡量钻石价值的决定性标准。当有人说买了2克拉的钻石时，人们都会感到难以置信。

其实，钻石的切割、色泽和纯净度和重量对于钻石价值来说是同样重要的。一颗切割工艺差、颜色偏黄且有瑕疵的2克拉的钻石的价值要远低于一颗切割完美，透明纯净的钻石。

因此，钻石的重量并不是决定钻石价值的主要因素。钻石的重量仍然影响它的价值。弄清珠宝商所告诉你的钻石的重量是否准确很重要。

因此在购买时让你的珠宝商当场测出钻石的重量，如果珠宝商不愿意这么做，那就去别的店家。

清洗：

1、清洁剂浴法：先将钻戒浸在一小盘混合了温和清洁剂的温水中，然后用小刷子轻轻洗擦，再将钻戒放在过滤网上用温水冲洗，最后用布吸干水分。

2、冷水浸法：用半杯家庭用的亚摩尼亚水，加入同等容量的清水，将钻石浸在溶液中约30分钟，然后用小刷子轻轻洗擦钻戒饰物四周上下的镶嵌金属，再放入溶液中轻轻挥动，取出后用纸将水分吸干，不用冲洗。

3、快速浸洗法：使用一套钻戒清洁液洗涤钻戒。

注意：

护理钻石，还须做到三不：做家务时，不要让佩戴的钻石饰物染上漂白水。漂白水虽不会损坏钻戒，但会令金属镶托褪色或产生斑点。切勿将钻戒饰物一起堆放在抽屉或珠宝箱内，钻戒相互摩擦时会“自相残杀”。

-结婚钻戒

-钻戒

1、硬度

钻石的摩氏硬度为10，是讫今为止人类所发现的最硬的天然物质。与其它宝石相比，钻石镶在首饰上，更能抵抗一切物质对它的磨损、划伤，因此钻石一旦拥有，便可世代留传，因为钻石饰品永不磨损，常戴常新。

2、韧度

钻石具有较高韧度，但它的边棱却是比较脆的，因此佩戴时应避免碰撞。

3、比重

钻石的比重为352克/立方厘米，钻石的比重比一般宝石都大，即意味着它的原子堆积得更紧密

4、热导率

钻石是已知物质中传导热的能力最强的物质，这一性质使钻石在航空工业和微电子工业中得到广泛使用。

5、热膨胀率

钻石的热膨胀率很低，不会因温度的变化而有明显的热胀冷缩现象。

6、折射率

钻石的折射率2417，是所有天然无色宝石中最高的，使光线进入钻石后向中心聚合。

7、色散率

钻石的色散率高，为0044。这也是所有天然无色宝石之最。钻石因其能将白光分散成光谱式的彩虹颜色而具备这一性质。

8、光泽

光泽与折射率相关，是物体表面反射光线时所表现出的特点。钻石为典型的金刚光泽，这使得钻石经切磨后具有极其耀眼的光泽。

9、亲油性

钻石表面很容易沾油，具有强列的亲油性。

10、对化学药品的反应

钻石具有很高的化学稳定性，酸、碱及一般化学药品对它不起作用。

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钻石（宝石）

保养方法

1当你做家务时，不要让佩戴的钻石染上油污或漂白水，油污会影响钻饰的光泽；漂白水会使金属产生斑点。

2不宜佩戴钻饰做粗重工作，钻石虽然坚硬、耐磨，但如依其纹理方向受到重击的话，也可能会受损。

3切勿将钻饰与其它珠宝一起放在抽屉或首饰盒内，因钻石在摩擦时会将其它珠宝刮伤。同时，铂金首饰也不宜和黄金首饰同时佩戴，因黄金较软，若互相摩擦，不但会使黄金饰品受损，也会使黄金染在铂金上，使之变黄，且很难去掉。

4每年应将铂金饰品送到珠宝店检验一下，查看钻石与镶托是否有松动与磨损，以便及时整修。

5钻石对油脂有粘结性，粘上皮肤油脂、化妆品及厨房油脂的钻石 会失去光泽，因此应每月清洗一次。清洗方法是：将铂金首饰浸入首饰清洗液中约5分钟，取出后用小牙刷轻刷钻石，再将其放入滤网上用水冲洗，最后用软布吸干水分。

6保养钻戒，切勿撞击：钻石是世界上最坚硬的东西，但其实它很怕撞击。由于特殊的分子结构，它虽然能在任何宝石上刻划出痕迹，却经不起碰撞。特别是“爪镶”的钻石，钻石腰部很脆弱。

7保养钻戒，好好爱护：在做粗重活时应取下钻戒，以免导致戒托受重力变形，影响钻石牢固度。

8保养钻戒，专业清洗：钻石的亲油性非常强，容易沾染油污，所以涂抹手霜，洗碗时要摘下钻饰。游泳时也不能佩戴，水中的氯化物漂白剂会腐蚀钻戒。建议选择专业珠宝清洁剂和仪器清洗。

9保养钻戒，分类存放：分类存放不同的宝石，以防饰品与饰品间相互磨擦。

（资料来源-钻石）