钻石比铁还硬，为什么铁锤还可以击碎钻石呢？

钻石是人类已发现的，自然界最硬的矿物。莫氏硬度表认为钻石的硬度是10分，而铁的硬度只有5分。按理说，钻石应该是完克铁的，但事实却不是这样。那么钻石比铁还硬，为什么铁锤还可以击碎钻石呢？下面就让我们一起来看看，了解一下事情的真相到底是怎么回事。

如果你用一把铁锤敲打钻石，你会发现钻石会碎成一地的碎片，而铁锤完好如初。这究竟是为什么呢？

我们首先要明确“硬度”的概念。在物理学上，硬度所讲的是材料在局部抗挤压的能力。不是说越硬的东西就越无敌。比如玻璃和木头，这两种物质明显玻璃更硬一些，但木头却可以轻易把玻璃敲碎。这里我们就要引入一个新的概念了，那就是脆度。

脆度所形容的是断裂的韧性，也就是说物体在外力压迫下，最终断裂产生形变的幅度。木头你坐到它上面都不会断，但玻璃只要一点点外力，就很可能碎裂。说白了，一个东西越硬，不代表它的韧性越好。钻石虽然硬度很高，但脆度也很大，很容易会破碎。

铁锤敲打钻石，真的会把钻石敲碎的。

这其实跟钻石的内部结构有关。钻石虽然光彩无比，但其内部结构只是碳原子组成的正四面体。这些碳原子牢固组合在一起，造就了钻石的硬度，然而当受到外力冲击的时候，外力会沿着碳原子结晶外缘面传导并堆积，最终导致钻石的结晶面碎裂，这也就是钻石很容易碎的原因。

物理学把这种现象叫“解理”，切割钻石的技术，也是在这种原理的基础上发展的。下次看到钻石，请一定要小心翼翼拿好哦。对此大家是怎么看的呢？欢迎评论留言。

钻石会碎， 钻石硬高,但脆性也高。当用硬物撞击钻石时，达到一定的冲击力，会有碎裂的风险。钻石硬度为10，是世界上硬度最高的宝石，但硬度高并不代表绝对的坚固。

一克拉钻石仅有02克，平常掉在地上加速度并不高，冲击力也很小，一般是不会碎裂的。但如果钻石掉落时受力点正好冲着解理面的方向，那么就有可能裂掉。

另外，重量越大的钻石会增加其碎裂风险。

脆性：指受打击易碎的特性。

钻石硬高，但脆性也高。比如钻石的硬度为10，而铁板的硬度为5，同受锤击、钻石则易碎、铁板则不然，说明钻石虽硬度高于铁板、但其脆性也高于铁板。

韧性，是钻石的死穴。如果钻石遭到重击——尤其在碳原子接合不紧密的区域（劈裂面），钻石很容易出现缺口甚至断裂。在宝石学中很少被提及的断裂韧度表中，钻石的韧性还远远不及刚玉。

钻石为什么会碎

钻石坚固性包含三种特质——硬度、韧度和稳定性。

硬度：钻石抵抗刮伤和磨损的程度；

韧性：钻石抵抗破损和开裂的程度；

稳定性：钻石抵抗化学品和热冲击的程度。

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。

人工钻石的厚度不法确定，因为根据每个产家的定制需求不同，人工钻石的厚度有多种多样的尺寸，可以根据客户的需求定制不同大小的人工钻石，而且人工钻石跟天然的钻石的最大不同就在于，不受限于自然条件的合成，人工钻石的大小和厚度没有限制。理论上来说可以无穷大，只要有足够的资金提供，就可以制造不同大小尺寸的人工钻石。

人工钻石，其实质是又无数个钻石结晶聚合在一起而形成的一种多结晶钻石结构。人工钻石其内部的晶体结构其实跟天然的钻石是不同的，并且有很大的区别。天然钻石的内部结构是正八面体晶体，然而人工钻石是不同的结构。所以说人工钻石其实不能算钻石，只能算钻石的“赝品”，但是人工钻石的优点就在于，可以通过加工得到，可以量产，因此在市场上还是有许多的需求。

虽然，人工钻石几乎可以代替真正的钻石，但是其实人工钻石跟钻石除了上面提到的内部晶体结构的不同，还有其他方面的不同，例如钻石是自然界的产物，还需要人工从采取的原料中着选择钻石，所以钻石十分珍贵。但是也并非人工钻石就是一无是处，人工钻石由于是人工加工得到，于是人工钻石的可操作性强，可以根据人的不同意愿合成不同的形态颜色等，有的时候人工钻石甚至比钻石更漂亮。

另外，从人工钻石合成的角度上来谈，人工钻石的合成虽然条件没有真正钻石那样苛刻，但是想要合成人工钻石也需要很复杂的条件。现在厂家常用的一般是高温高压合成人工钻石法，另外一种就是通过化学气相淀积合成法的方法得到人工钻石。

钻石主要由碳元素和Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N元素构成。

其中碳元素是钻石的主要元素，其含量达到了96%~999%，剩余的4%~0%点则由比例不等的Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N元素构成。钻石的主要构成元素是碳，其比例达到了96%~999%，这在宝石中非常的独特，它是唯一的由单一元素组成的宝石，属于等轴晶系。

钻石大多呈八面形，或者菱形12面体以及四面体，由于除了碳元素外还有一些不同的颜色混入在不同的角度下观察，钻石通常会呈现不同的颜色，五光十色的非常漂亮。钻石表面具有强金刚光泽，折光率是2417，色散只能算中等为0044。

非常珍贵

因为钻石的形成条件是在地下200米的深度，在45~60Gpa的压力，在1100~150℃下，所以钻石的内部结构非常的稳定，它的硬度达到了100，是石英的1000倍，是刚玉的150倍，不得不说，钻石的硬度真的是堪称自然矿物之最。

另外因为钻石的形成条件苛刻，形成的深度是地下200千米，这个深度人类难以开采，现在几乎所有的钻石原石都是在地表运动中，被挤压到地表浅层，或者是地球表面，从而被人类开采出来的，所以钻石非常的珍贵，价格也十分的高昂。