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）

一、性质：

1钻石：

是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。

2玻璃：

是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物，为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。

二、应用：

1钻石：

工艺品、工业中的切割工具。

2玻璃：

广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。

三、特性：

1钻石：

具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。钻石的摩氏硬度为10；在自然界物质中硬度最高。

2玻璃：

玻璃的分子排列是无规则的，其分子在空间中具有统计上的均匀性。因为玻璃是混合物，非晶体，所以无固定熔沸点。

扩展资料

相关背景：

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。

钻石由于折射率高，在灯光下显得闪闪生辉，成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深颜色的钻石的价钱更高。目前最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。

防弹玻璃是由玻璃（或有机玻璃）和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料，它通常是透明的材料，譬如PVB/聚碳酸酯纤维热塑性塑料。它具有普通玻璃的外观和传送光的行为，对小型武器的射击提供一定的保护。

-钻石

-玻璃

钻石直径与重量对照表

从钻石直径与重量对照表中可以了解到，01克拉钻石的直径是301毫米，05克拉钻石直径为515毫米，1克拉钻石的直径是649毫米，15克拉钻石直径是743毫米，克拉数越大的钻石越珍贵，求婚钻戒中最受欢迎的钻石大小是03-05克拉的钻石，也就是钻石直径在434mm-515mm之间的钻石最更多人的选择。

圆钻是最常见的钻石形状，也是最受欢迎的钻石。一般的钻石直径与重量对照表中的直径是指圆形钻石的直径，克拉是钻石的重量单位，1克拉=02克=200毫克，以下清晰地展现了钻石克拉数与钻石直径的关系。

扩展资料：

钻石是珍贵和稀有的，由于钻石具有纯净坚硬的特质，往往被视作浪漫的定情信物，现在钻石戒指已经成为求婚的必备品。钻石直径与重量对照表清晰地展现了钻石大小和重量之间的关系，但是影响钻石价格的因素不仅仅只有钻石重量，钻石的重量、颜色、净度和切工被称为影响钻石价格的钻石4c。

　　说到钻石，相信大家都不陌生，钻石戒指、吊坠、手链等等，深受广大女性朋友们热爱。但是，对于美国的莫桑钻，想必了解的人还很少。下面我们来了解莫桑钻和钻石之间有什么区别。

　钻石的本质是碳矿物，是天然形成的，产量低，不易开采，而莫桑钻是碳和硅两种矿物质经人工培育而成的。钻石的色彩指数的0044，而莫桑钻的色彩指数高于钻石是0104，莫桑钻的硬度要低于钻石，但是重量要比钻石轻。

　1、重量，一般莫桑钻的重量比钻石更轻便一些

　2、硬度，莫桑钻的硬度不及钻石那么强劲，莫桑钻的表面可能会出现划痕

　3、导电性，约80%莫桑钻有导电性

　4、价格，莫桑钻石的价格和普通钻石有着很大的不同。一克拉重的莫桑钻石售价仅为普通钻石的十分之一，一般不会超过一万元。

　5、来源处不一样。莫桑钻石属于人工合成的仿真式钻石，可以在实验室中通过一系列的试验获得。而钻石是在地下自然生长，其产量极低。

　6、天然钻石是单折射宝石，用10倍放大镜观察是没有办法看到重影的。但在10倍放大镜下观察莫桑石从冠部观察却可以看到重影。

　莫桑钻之所以相比钻石便宜得多，主要是因为钻石是大自然的产物，需要上亿年锤炼，才能成型，最终经过一系列的人工采选，最终展现出其内在魅力；而莫桑钻来源于工厂，制作莫桑钻可以用专业仪器定制，制作时间也不长，几天时间就可以生产一颗合格产品，而且生产方式简单，因此两者的价格差距极大，一般情况下，莫桑钻的市场价格都只是钻石的十分之一左右，随着产量的上升，莫桑钻保值度也越来越低。

密度高，硬度高，自然界最硬的物质。

脆，如果钻石上有一个缺口，可以很容易用刀就切开。原始的钻石切割就使用特制的刀劈开的

亲油，很容易沾上油污

色散率，折射率都很高，这也是钻石的火彩漂亮的原因

化学性非常稳定，基本不会腐蚀

贵哈哈