学校里的老师可能曾经告诉你,钻石是世界上最硬的东西。2009年开始这条知识就彻底作废了,因为出现了2种硬度超越钻石的东西:纤锌矿型氮化硼和蓝丝黛尔石(也叫六方金刚石、六方碳)。这两种物质的压入硬度(一种通过造成压痕而测得的硬度)分别比钻石高18%和58%。
不过,这两种物质非常罕见,而且不太稳定。但是在2013年,另一种超硬材料横空出世,它就是超硬纳米孪晶立方氮化硼。在微观上看,这种材料就像洋葱一样一层包着一层。
以后女孩子们可能不会要钻石戒指,而是要超硬纳米孪晶立方氮化硼戒指当礼物了。
钻石的化学成份有9998%的碳。也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。2钻石的摩氏硬度:10,是天然矿物中的最高硬度。但千万别认为钻石硬度高,就永不破损。其实钻石脆性也相当高,用力碰撞仍会碎裂。4钻石属天然矿物。钻石的主要产地是澳大利亚、南非、印度;而美国、印度,以色列、比利时则是钻石加工切割的基地。尤其比利时,是全球公认的雕琢钻石贸易中心。[编辑本段]化学成分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。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。一组解理完全。密度352克/立方厘米。钻石具有发光性,日光照射后 ,夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射,发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱不会对其产生作用。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。如:仿钻立方氧化锆多无色,色散强(0060)、光泽强、密度大,为58克/立方厘米,手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和,肉眼很难将它与钻石区别开。[编辑本段]形成原因现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(白色)。为了便于理解钻石的起源,先看一看含有钻石的原岩。自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么?1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩?金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在45-60Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非得一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎,在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻是被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。
钻石的硬度是10。
依照摩氏硬度标准共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级,如小刀其硬度约为55、铜币约为35至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或激光(比如532nm或者1064nm波长激光)来进行。
钻石的基本性质
透明度:无色及浅色金刚石均成透明状,在无色中的白、优白金刚石测定透过率达95%以上,深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状,当金刚石中包体含量增加亦影响透明度。
密度:金刚石密度与金刚石晶体中的包含物密切相关,无色透明质纯的金刚石密度为352g/cm3,当具有包含物时密度为344~353g/cm3。
钻石硬度是10度。摩氏硬度是一种衡量矿物硬度的标准,它的原理很简单,就是用金刚钻在矿物的表面刻画一道痕,然后测量该划痕的深度,得出来的结果就是摩氏硬度了。但据报道,现在已经有比钻石还硬的人工合成物质。
虽然钻石的硬度等级是10,非常坚硬,这个硬是指钻石的的抗外力刻划的能力强,不代表着钻石就是坚不可摧的。这是因为钻石同时具有“脆性”怕重击,当钻石在受到硬物撞击的瞬间可能会断裂破碎,这就是为什么钻石会被铁锤敲碎的原因。
钻石颜色
无色为最好,色调越深,质量越差。在无色钻石分级里,顶级颜色是D色,依次往下排列到Z,在这里只说从D到J的颜色级别,D-F是无色级别,G-J是近无色级别,从K往下基本没有收藏意义,K色以下的戒托做黄金的也很漂亮。
因为从K往下钻石就会逐渐偏黄,选钻的时候,选H 以上的颜色,I-J级别也在近无色范畴,但也能察觉到一丝微黄.具有彩色的钻石,如:**、绿色、蓝色、褐色、粉红色、橙色、红色、黑色、紫色等,属于钻石中珍品,价格昂贵。
被我们地球人当成珍宝的钻石,除了看上去非常漂亮以外,还有一个更重要的特性,那就是它的硬度。迄今为止,钻石依然是地球上已发现的最硬的天然物质,其莫氏硬度达到了10,因此钻石不光可以用来作为珠宝收藏,还可广泛应用于各种行业,具有比较高的实用价值。
在高温高压的地球内部,碳元素会形成一种特殊的晶体,晶体中的每一个碳原子,都会与旁边的4个碳原子形成共价键,如下图所示。
这种晶体的类型被称为金刚石结构,也就是打磨之前的天然钻石。碳原子有4个外层电子,从上图我们可以看到,钻石晶体内所有的外层电子都用于了共价键的形成,因此钻石晶体内没有自由电子,这样的结构使钻石的硬度变得很大,同时也使钻石不具备导电的性质。
现在问题来了,钻石是地球上最硬的物质,如果用铁锤去砸钻石,钻石会碎吗?相信可能没有几个人做过这样的实验,毕竟钻石那么贵重。但通常来讲,我们都会认为,因为钻石比铁锤硬得多,所以这一锤子砸下去之后,钻石并不会碎,说不定在铁锤上面,还会被钻石顶出一个凹痕。
但事实却并非如此,假如你真的这样做了,你会很郁闷地看到,稍微用力一点,钻石会被铁锤砸碎。
明明是世界上最硬的物质,为什么为如此不堪一击呢?这是因为虽然钻石的硬度是最高的,但是它的韧度却很低。韧度又称为脆性,是物体抗破裂能力的一个物理指标,一个物体的韧度越高,它就越不容易破裂。需要指出的是,一个物体的韧度与硬度是完全不同的两个概念。
当钻石受到强力冲击时,它内部的晶体就会沿着某一个结晶方向开裂,从而变成一堆更小的钻石,也就是我们所说的“被砸碎了”。
但这也并不是说铁锤就比钻石强,如果你将铁锤压在钻石上缓缓用力,那么不管你用多大的力,钻石都不会碎,而铁锤就会与之前我们想象的那样,被钻石顶出一个凹痕。
据说日本的一家公司曾经做过一个实验,将该公司制造的人工钻石放置于钢板上,然后用压路机从上面缓慢慢地压过去,实验结果是钻石毫发无损,完胜压路机。可以想象的是,如果该实验中的压路机开快一点,那么可能就是另外的结果了。
综上所述,大家不要以为钻石是最硬的就是无敌的,事实上
学校里的老师可能曾经告诉你,钻石是世界上最硬的东西。2009年开始这条知识就彻底作废了,因为出现了2种硬度超越钻石的东西:纤锌矿型氮化硼和蓝丝黛尔石(也叫六方金刚石、六方碳)。这两种物质的压入硬度(一种通过造成压痕而测得的硬度)分别比钻石高18%和58%。
不过,这两种物质非常罕见,而且不太稳定。但是在2013年,另一种超硬材料横空出世,它就是超硬纳米孪晶立方氮化硼。在微观上看,这种材料就像洋葱一样一层包着一层。
以后女孩子们可能不会要钻石戒指,而是要超硬纳米孪晶立方氮化硼戒指当礼物了。
钻石硬度10,是目前已知最硬的矿物。
钻石是金刚石在地球深部高压、高温条件下精加工形成的一种由碳元素组成的单质晶体,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。
钻石在天然矿物中的硬度最高,成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其脆性也相当高,用力碰撞就会碎裂,是公认的宝石之王。
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