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。

GIA钻石除了一克拉以上之外，30分上的钻石都是有钻石腰码的。GIA镭射码是指用激光技术在钻石腰部刻上的GIA证书号码，这个镭射码在十倍放大镜下面可以看到。

但是很多人都不知道，并不是所有的GIA分级的钻石腰部都刻有镭射码。事实上，GIA开出的钻石分级证书有两种，一种是GIAdiamonddossier，也就是GIA为小于一克拉的钻石开出的证书，另外一种是GIAdiamondgradingreport，是GIA为1ct以上(包括1ct)的钻石开出的证书，这两种证书略有不同。

由于dossier是为比较小的钻石出具的证书，证书上没有钻石的“净度素描图”(以画图的形式比较真实的反应钻石内部情况，包括包裹体的类型和位置等等，相当于钻石在显微镜下的照片)，所以在钻石的腰部都刻有GIA证书编码的镭射号码，帮助客户辨认钻石，其中“GIA”三个字母是双线镂空的。

而gradingreport则规定必须有“净度素描图”，镭射码则一般没有，这是为了尽量保持大钻石在各个方面的完美性，除非送检钻石的客户有特别要求，GIA才会在大的钻石腰部刻镭射编码。

GIA是美国宝石研究院(Gemological Institute of America)的英文简称。一般来说，gia钻石指的就是经过权威机构全方面检测出来的等级合格的钻石，拥有GIA证书。

带GIA证书的钻石成为大部分人的首选。

GIA 证书代表了高标准的可靠性、一致性和完整性。很简单的来说，知名大品牌或者做工很准确的一下钻石基本上都是通过gia检测的钻石。

美国宝石学院，Gemological Institute of America (GIA), 成立于1931年，是国际上最具权威性的钻石鉴定实验室之一。评价钻石的全球性标准——钻石的4C分级，就是在20世纪40年代由GIA制定。

GIA的有色宝石鉴定也非常有权威，其鉴定和原产地证书能够确定宝石的种类，说明天然还是合成，并能够提供原产地的相关看法，说明宝石中所采取的任何可检测的处理方式。

扩展资料：

GIA的钻石证书主要分为3类

1、GIA Diamond Grading Report通常被称为GIA大证，可以为任何重量的钻石出具，不过通常多为克拉钻，这是一份详细的钻石参数报告，一般都会附有钻石正反面放大350倍的净度素描图。

考虑到激光刻码失败的安全性，以及将来重新磨腰围的损耗。GIA大证不一定会再腰围上打上激光编码。　　

2、GIA Diamond Dossier通常被称为GIA小证，通常都为1克拉以下的小钻石，相比大证，缺少放大的内部素描图，所有的GIA小证钻石都会在腰围上打上激光编码。　　

3、GIA Colored Diamond Grading Report专门针对彩色钻石所出具的GIA证书，基本内容和GIA大证相同，而彩钻的分级系统则是依据钻石颜色的相对浓度。

在特定的光源和比对环境中，使用精挑的比对石组，找出钻石的特征色(Characteristic color)并定出颜色等级。

GIA采用特定的等级术语，以界定颜色外观的范围：Faint, Very Light, Light, Fancy Light, Fancy, Fancy Intense, FancyDark, Fancy Deep, Fancy Vivid。

参考资料：

-GIA证书

钻石的璀璨是大家都喜欢的，有的人也会裸钻投资，可想钻石的魅力，那再次之前肯定要弄清怎么去鉴别钻石，钻石是否为天然钻石。

如何鉴定钻石是否是天然钻石

首先是要掌握特征。从假钻石的反光度看，反射力弱，光暗，也就是闪光力不强;用放大镜看磨工棱角上是圆形而容易磨毛。放在蓝布上，面朝下，尖冲上，只有外围的边上一个圆圈透不过下面蓝色，其他部分全部把下面的蓝色反射出来。拿在手上，从尖端朝下看，手指纹全部看得到。真钻石的顶面看光度反射力强，尤其在强烈的灯光下或阳光下，它反射得五颜六色灿烂夺目;磨工的棱角呈锋利状，尖的不易磨损。放在蓝色上蓝色反射不出来，放在手上看不到手指纹的。

还有一个方法是，用真钻石的尖边，如钻刀划，如果一划一道深沟，则是假钻石。用假钻石划真钻石则划不动。真钻石相互划，也是划不动的。五色石的锡兰钻都能划玻璃，只能划出不深的道儿。一般商家不容许如此动手脚，因此最安全的办法是到正规的大商店购买有国家权威部门鉴定证明的钻石。

如何为鉴定正规钻石证书

不同钻石鉴定机构出具的证书虽然格式不同，但是主要内容大体都是相同的，一般都会标注测编号、饰品名称、包括镶嵌物和载体在内的总重量、饰品的照片、鉴定师姓名、鉴定证日期及对不同品种饰品特性的一些定性或定量的描述，并在书上标明鉴定机构的名称、获准认证的标志以及珠宝玉石辨别鉴定依据和标准。这样的证书可以作为该饰品的身份证明。

小4C分级证书的基本信息

1、钻石形状、规格(即钻石尺寸);

2、钻石克拉重量、颜色级别、净度级别、切工级别;

3、钻石颜色级别坐标图、净度级别坐标图及切工级别坐标图;

4、分级人、审核人签字、检测日期等。

大4C钻石分级证书包括的基本信息

1、钻石形状、规格(即钻石尺寸);

2、钻石克拉重量、颜色级别、净度级别、切工级别;

3、钻石比率级别;

4、钻石颜色级别坐标图、净度级别坐标图及内部包体素描图、切工级别坐标图及切共数据投影图、腰围激光刻字照片、八箭八心理想示意图等;

5、分级人、审核人签字、检测日期等。

外部特征是用绿色标注的。

在GIA证书中，外部特征用绿色表示，内部特征用红色表示。

在钻石的净度素描图中，在净度级别较低的钻石证书中，往往可以看到更多的相关内容。