钻石的晶体结构

钻石是一种由碳元素组成的矿物，几乎完全由单一碳原子组成，矿物名称为金刚石。钻石与常见的石墨的物质成分完全一致，均由纯碳元素构成，它们之间的区别在于不同的晶体结构。由于晶体结构的不同，钻石与石墨的物理性质有天壤之别。其中又以硬度的差别最大，钻石的硬度在所知的所有物质中最高，摩氏硬度为10，恰恰相反，石墨的硬度几乎最小，摩氏硬度甚至小于1；另外无色钻石是电的绝缘体，而石墨是电的良导体，常用于制作电极。

碳的原子序数为6，有2个电子层，其中内层的第一电子层由2个电子构成，外层由4个电子构成。根据原子物理学原理，原子的第一层可容纳2个电子，第二层可容纳8个电子。当原子的外电子层填满时，原子的化学性质呈惰性，例如惰性气体氖等；当原子的外电子层未填满时，原子的化学性质活泼。碳原子内层的第一电子层为稳定的电子层，外层的第二电子层由于没有填满8个电子，为不稳定电子层，因而碳原子化学性质活泼。碳原子外层的4个电子可以与其他原子外层的电子发生作用而产生价键结合，非常容易发生化学反应，例如与空气中的氧反应发生燃烧。另外，由于外层自由电子的存在，碳也是电的良好导体。

在钻石的结晶过程中，碳原子外层的4个自由电子与周围的碳原子的外层自由电子产生共价键结合，每一碳原子可与周围4个碳原子结合，形成立方晶体结构，如图1-2所示。当1个碳原子与周围的4个碳原子结合时，每一碳原子都与另外1个碳原子各贡献1个外层电子组成1个共价键。在钻石晶体中，每一个碳原子都有4个共价键和8个共价电子，从而使每一碳原子都形成一个稳定的原子结构。相邻的碳原子之间共享的共价键电子对产生极强的结合，使相邻的碳原子紧密地结合在一起。钻石晶体中碳原子之间的距离为154Å(1 Å=10-10m），碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构，因此，钻石的晶体结构是所有已知晶体中最坚固的。最坚固的钻石晶体结构必然导致最高的硬度。

图1-2 钻石的晶体结构

钻石晶体中每一个碳原子与周围的4个碳原子结合，碳原子之间的距离为154Å，碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构

石墨晶体结构与钻石的立方结构不同，每一碳原子与周围在同一晶体面上的3个碳原子结合。每一碳原子都剩余1个外层电子，使每一碳原子都没有达到稳定状态。在石墨晶体的层与层之间没有价键连接，为十分不稳定结构，所以其硬度极低；另外，碳原子晶体层之间的滑动摩擦系数很小，因此，石墨是一种非常好的润滑填充剂。

在钻石结晶过程中，晶体沿特定晶面生长。最常见的钻石晶形是八面体。钻石八面体的8个面都是面积相等的等边三角形。其他的晶形有菱形十二面体、立方体、三八面体和聚形等。图1-3所示为天然钻石的天然晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石。

图1-3 天然钻石的晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石（Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection）

图1-3中后排左起第五颗**天然钻石晶体是晶形和晶面都非常好的典型八面体；后排左起第四颗**天然钻石晶体也是八面体，但晶面受到磨损变得圆滑而不平整，晶面交角也失去棱角变成不规则圆弧形；后排最右边两颗绿色天然钻石晶体都呈立方体；后排左起第三颗**天然钻石的晶形为典型经磨损的三八面体；后排最左边两颗天然钻石晶体都是不规则形状，由最左边的那颗形状不规则的天然钻石晶体可以切割出紫红或粉红紫红色的刻面彩色钻石，十分难得。形状不规则的天然钻石晶体都是由于外力的破坏，通常是在冲刷过程中钻石之间的摩擦和钻石与砂石之间的摩擦，以及开采过程中的撞击造成的。

因为彩色钻石价格昂贵，而且价格与切工和净度关系不大，切割彩色钻石时，首先要考虑的是获得最大重量。刻面彩色钻石的形状要与原天然晶体形状尽量相似以获得最大重量。市面上绝大多数的彩色钻石的形状都是不规则的花形切工，很少见到理想亮圆形切工的彩色钻石。1997年在日内瓦以805000美元拍卖成交的一颗175ct的紫红红色钻石的形状与原晶体形状相似，主要的加工是将原晶体的自然面抛光。

钻石晶体也可能呈双晶或是多晶。图1-4是一颗晶形十分完整的天然双晶钻石晶体，主要晶体呈典型的八面体，在顶部又生长出一个小八面体。这一双晶钻石晶体的颜色为灰色，是由在钻石晶体中含有许多微小的石墨晶体或未结晶的炭黑造成的。由于石墨或炭黑呈黑色，几乎完全吸收可见光，即使很低的含量也会使得钻石变为灰色，甚至是黑色。天然灰色和黑色钻石原石一般用于工业用途。这颗灰色天然双晶钻石晶体来自钻石次生矿，经冲刷和磨损，晶面和棱角都呈圆滑状。

图1-5是另外一种天然双晶钻石晶体，由两个立方体互相嵌入构成穿插双晶（Pene—tration twin）。这颗天然双晶钻石晶体的颜色为**，如果精心加工以增强饱和度，它可能成为一颗彩**钻石。这颗**天然双晶钻石晶体的晶面和棱角都为圆滑状，也来自钻石次生矿。

图1-4 由两个八面体构成的天然双晶钻石晶体

（刘严摄影/刘严收藏）

图1-5 由两个立方体构成的天然穿插双晶

（刘严摄影/刘严收藏）

钻石的成分是碳。

在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。常含有005%-0。2%的杂质元素，其中最重要的是N和B，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2。417，色散中等，为0044。

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。钻石美丽、稀有，是爱情和忠贞的象征，代表永恒不破的爱情。

钻石的主要产地是澳大利亚、博茨瓦纳、加拿大、津巴布韦、纳米比亚、南非、巴西、西伯利亚；目前世界主要的钻石切磨中心有：比利时安特卫普，以色列特拉维夫，美国纽约，印度孟买，泰国曼谷。安特卫普有"世界钻石之都"的美誉，全世界钻石交易有一半左右在这里完成，“安特卫普切工”是完美切工的代名词。

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，是指经过琢磨的钻石。钻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。由于钻石中的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，所以钻石硬度非常大，熔点在华氏6900度，钻石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。

伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利钻石矿。正是这一发现，使人们知道了在哪种岩石中有可能含有钻石。

原来，那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着，研究者又发现，在这种火山岩中除了钻石，还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此，在那些出产石榴石和橄榄石的地点，找到钻石矿的可能性就相对大。于是，石榴石和橄榄石就成为寻找钻石的“指示矿物”。

根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代，美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和钻石之间的关系后发表了他的研究结果。但是，在那之前，即上世纪50年代，德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找钻石矿了。

扩展资料

钻石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。许多钻石带些**，这主要是由于钻石中含有杂质。 钻石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是钻石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。

钻石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。钻石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。钻石一般为粒状。如果将钻石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。

-金刚石 （钻石）

1、从颜色角度

从颜色的角度来看，钻石有白钻、红钻、蓝钻、绿钻等，其中白钻是常见的钻石饰品镶嵌的钻石，纯洁透明象征着圣洁和永恒的爱情:红钻有粉红到鲜红组成，主要的产地是澳大利亚，是比较稀有的品种:蓝钻主要有天然到深蓝色，这种颜色的钻石比较特别的地方就是，它含有具有导电性能的硼元素。

2、从等级角度

如果从等级的角度来划分的话，钻石有多少种从钻石4C也就是重量、颜色、净度、切工等角度，可能多达上千种，因为从重量的划分，有10分、20分、50分、一克拉等等:从颜色的角度有D-Z的划分。

从净度的角度有FI、IF等:从切工角度有EX、vG、 G、FAIR、POOR等划分，这几种因素排列组合的话，会有很多的种类型。

扩展资料

钻石的颜色包括三大系列：

开普系列：包括无色、浅黄至**钻石;

褐色系列：包括不同强度的褐色钻石;

彩色系列：包括粉红、紫红、金黄、蓝色、绿色等钻石。

大部分的宝石级钻石，其颜色属于开普系列中的无色-浅**系列，这个系列钻石也是消费者日常购买的最多的品种，其中颜色越白的钻石，越为稀罕、珍贵，价值越高。 

钻石的颜色等级划分

D级：完全无色级。最高的颜色等级，十分稀有。

E级：无色级。只有专家级的珠宝师才能察觉到细微色迹。属于稀有钻石。

F级：无色级。只有专家级的珠宝师才能察觉到细微颜色，但仍可视为“无色级”，属于高品质钻石。

G-H级：接近无色级。在与更高级别钻石比较时可见颜色，但性价比极高。

I-J级：接近无色级。颜色轻微可见，性价比超群。

K-M级：颜色可见级。

N-Z级：颜色可见级。

-金刚石

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）

1，根据我国国家珠宝玉石质量检验师指定教材里，钻石一章，对钻石的专业解释。

2，天然形成的钻石含9995%的C元素。

3，微量元素有N,B,H Si，Ca，Mg，Mn，Ti，Cr，S，惰性气体级稀土稀有元素。

4，这些微量元素决定了钻石的类型，颜色，物理性质。