钻石的化学式是什么？

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。是爱情和忠贞的象征。

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。常含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的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。

常用金属的热导率：银：429；铜 401；金：317；铝：237；铁：80；锡 67；铅：348。

导热系数（k）是热能在材料内部流动能力的度量。材料内的热能流（q）用单位时间(s)流过的热能(Q)表示：q=Q/s。单位面积（A）的热能流与温度梯度成比例。

铁的导热系数是40×1163W/m·℃ ,1200度时，纯铁导热系数为36，熟铁05%，碳为33，钢15%碳为29，10%碳为29，05%碳为31，单位均为国标单位w/m·度。

含义：

热导率λ很大的物体是优良的热导体；而热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。λ值受温度影响，随温度增高而稍有增加。若物质各部之间温度差不很大时，在实用上对整个物质可视λ为一常数。晶体冷却时，它的热导率增加极快。

各种物质的热导率数值主要靠实验测定，其理论估算是近代物理和物理化学中一个活跃的课题。热导率一般与压力关系不大，但受温度的影响很大。纯金属和大多数液体的热导率随温度的升高而降低，但水例外；非金属和气体的热导率随温度的升高而增大。

-热导率

一、热电效应

物理学中的热电效应，是指受热物体中的电子随着温度梯度由高温区向低温区移动时，产生电流或电荷堆积的一种现象。温度梯度的变化可使某些宝石晶体产生热电效应。如电气石晶体具有明显的热电效应，在受热或冷却时，沿电气石晶体两端产生数量相等、符号相反的电荷，同时具有静电吸尘现象。这可能是由于受到差异温度作用时，晶体产生膨胀或收缩、晶格中被热激发出电荷发生运移所致，如电气石。

二、静电效应

静电并不是静止不动的电，而是在空间缓慢移动的电荷，或说是一种相对稳定状态的电荷。其磁场效应比起电场的作用可以忽略不计。由于这种电荷和电场的存在而产生的一切现象称为静电现象。一般照明用电是由电磁感应原理产生的，而静电大部分是因接触、摩擦、分离而起电的。某些有机化合物，如琥珀、塑料等，当受到皮毛的反复摩擦时，各自产生数量相同、极性相反的电荷，可吸附起较轻的小纸片、羽毛和塑料薄膜等。

三、压电效应

当某些宝石材料受到外界压力时，两面会产生电荷，电荷量与压力成正比，这种现象称为压电效应。宝石材料在机械力作用下产生变形，会引起表面带电的现象，而且其表面电荷密度与应力成正比，这称为正压电效应。反之，在某些材料上施加电场，材料会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应。如果施加的是交变电场，材料将随着交变电场的频率作伸缩振动。施加的电场强度越强，振动的幅度越大。正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。压电效应多属一种机械能与电能之间的能量转换现象。

净度较高的石英单晶受到压力作用时会产生电荷；相反，当受到电压作用时，又会产生频率很高的振动。压力不同，产生电荷的多少也不一样；反之，电压不同，振动频率也不同。天然单晶水晶和合成单晶水晶均具良好的压电性能，因而被广泛应用于无线电和遥控谐振器上。

四、导热性

物体能传导热量的性质叫导热性。这是因大量分子、原子、离子或自由电子相互撞击，使热量由温度较高一端传递到温度较低一端的缘故。往往导电性强的物质导热性也强，不导热的物体称为热绝缘体。

不同宝石传导热的性能差异甚大，所以导热性可作为宝石的鉴定特征之一。导热性能以热导率（λ）表示，单位为W/（m·K）。热导率须在特定实验环境用特定仪器测定。宝石学一般以相对热导率表示宝石的相对导热性能。相对热导率的确定常以银或尖晶石的热导率为基数。钻石的热导率比其他宝石高出数十倍至数千倍，如表1-6-1所示，以尖晶石的热导率为1时，钻石的相对热导率是569～1708，金的相对热导率是31，银的相对热导率是44，而刚玉的相对热导率是296，其他多数非金属宝石的相对热导率多小于1。因此，使用热导仪能迅速鉴别钻石。

表1-6-1 常见宝石和某些材料的相对热导率（以尖晶石热导率为基数1）

五、导电性

矿物对电流的传导能力称为导电性。矿物的导电性能很早便受到研究和重视。不同种类的宝石矿物，其导电性能不同。与金属矿物相比，许多非金属矿物的导电性微弱。宝石矿物中的赤铁矿、针铁矿和合成金红石是较好的导电体。钻石是电的不良导体，但Ⅱb型浅蓝色钻石晶格中，微量的硼原子取代碳原子，使局部电位失衡，便产生了自由电子，从而造成该型钻石具有微弱的导电性能，属半导体。但受辐射作用而改色的淡蓝色钻石，其不良的导电性能并未改变，所以可用导电性能的差别来鉴别天然蓝色钻石和辐射致色的蓝色钻石。

矿物物理学家对矿物的热学、电学性质早有深入的研究，但其在宝石学中的应用仍相当局限。随着宝石测试技术的进步，应用热学、电学性质鉴别天然宝石、处理宝石（尤其是充填和镀膜处理过的宝石）、合成宝石和人造宝石等具广阔的前景。

测钻笔是测钻石用的，是测导热性。用于区分真假钻的。

你要测密度值的话，那么就需要用到密度天平了，有直读式密度天平，也可以用普通的电子天平加个静水称重器就行。这两种天平从几千到万把块不等。需要的话，我可以给你推荐几款。

所有宝石都是有密度值的，我就不帮你一一列举了。请参照国标或者珠宝方面的书籍。

测钻笔是专门为鉴定钻石及其仿制品而设计的一种仪器，宝石中热导率最高的为钻测钻笔石，在室温下钻石的热导率从Ⅰ型的100W/变化到Ⅱa型的2600W/ 次高的为刚玉，其40W/。近年来出现的合成碳硅石其热导率高，仅次于钻石在该仪器下也有反应。测钻笔正是利用钻石这一热学性质来鉴定钻石及其除合成碳硅石以外的钻石的仿制品。操作较方便，结果较直观。

测钻笔由测头与控制盒组成，测头的金属尖端为电加热，当加热的金属尖端触探钻石表面时，温度明显下降，电热传感会发出蜂鸣声。

钻石具有以下独有特性：1 极高硬度：钻石是自然界中最坚硬的物质，仅次于硬金刚和纳米线等合成的材料。2 耐磨性强：钻石表面极为平整光滑，不易被磨损和划伤。3 高折射率：钻石具有高折射率，使得钻石闪闪发光，成为高档珠宝的首选材料。4 高热导率：钻石具有高热导率，使其具有优异的散热性能，被广泛应用于电子领域。5 容易形成单晶体：钻石容易形成单晶体，这是制造高品质切削工具和半导体材料的重要材料。以上就是钻石的独有特性。

金刚石是自然界导热率最高的材料——超出金属材料，是较好的热良导体，其热导率不等，一般为13816W/(m·K)。Ⅱa型金刚石热导性特别好，在液氮温度下为铜的25倍，室温下导热系数高达2000W/(m·K)，为铜的5倍，具有超导热性。

而水银的导热系数为836/(m·K) (28℃）

虽然钻石的硬度最高，但可以有解理，即可沿钻石的某些品面裂开。钻石在4个晶体方向上可以有完全解理，其解理面非常平整。钻石加工工艺师常常利用钻石的解理性质将钻石晶体的多余部分敲掉，以节省研磨时间。而且被敲掉的多余部分还可能研磨成小钻石。

尽管碳元素的原子质量较低，由于钻石晶体致密，其密度较高，为352g/cm3。在所有的贵重宝石中，只有钻石是由单一元素构成的，而且包裹体很少，密度的变化范围极小。用一般的宝石学比重仪来测量钻石的相对密度时，所有宝石级钻石的相对密度都是352，一般钻石的相对密度变化范围小于宝石比重仪的误差范围。比重法是鉴定钻石的有效手段，但过程比较繁杂而很少被使用。

钻石的折射率很高，达242。折射率越高，产生全反射的入射角越小，使有可能将入射到钻石内的光经台面完全反射出来。如果一颗刻面钻石的切工比例符合理想切工比例，由台面入射光的绝大部分可以再由台面反射出来，使得刻面钻石总是闪闪发光，夺目诱人。另外折射率越高表面反射强度也越高，钻石的台面也总是很亮，增加了刻面钻石的诱人程度。即使黑色钻石没有任何内反射光自台面出射，台面的表面反射也会使其闪闪发光，尤其是在钻石的黑色背景下表面反射使黑色钻石格外闪耀。钻石的折射率超出一般宝石学折射仪的测量范围，因此，钻石不可能用宝石学折射仪测试折射率加以鉴定。

钻石的色散率中等，为0044。当光垂直刻面钻石的台面射入钻石时，所反射光的色散并不明显，所以观察到的光都是白光闪闪，没有色散所产生的光谱颜色。当光以较大的入射角进入无色刻面钻石时，由台面出射的反射光可能会出现明显的色散，所观察到的光呈现光谱色，即出现所谓的“火彩”。当远离钻石观察时，容易看到“火彩”，这是因为对于相同的色散角，距离越远色散越大，即距离越远色散越明显。

纯净钻石晶体中不含任何杂质，而且晶体的结构也没有任何缺陷。纯净钻石对可见光完全透过，除表面反射外几乎无吸收，这就是纯净钻石呈现无色的原因。彩色钻石的颜色是由钻石晶体中的杂质或晶体缺陷所造成的，详细原因将在下一章介绍。

纯净钻石是电的绝缘体。在钻石晶体中，碳原子外层的4个电子与周围的4个碳原子的电子组成共价键，在钻石晶体中没有自由电子，因而纯净钻石是电的绝缘体。石墨的导电性质与钻石恰恰相反，是电的导体，这是因为在石墨晶体中碳原子外层的4个电子中只有3个电子与周围碳原子的电子结合，另外一个自由电子能够导电。

钻石是最好的热导体。热在晶体中的传导是通过振动实现的。由于碳原子之间的共价键结合紧密，原子与原子之间的可伸缩范围极小，钻石晶体是刚性最好的材料，因此，在钻石一侧由热引起的热振动会以最快的速度传导到另一侧，所以钻石是热传导率非常高的材料。在室温下，钻石的热传导率大约是铜的5倍。当钻石晶体含有杂质时，热传导率明显下降，不含杂质钻石的热传导率是含氮杂质钻石的1倍以上。典型的不含杂质钻石的热传导率大约为2100 W/(m·K），典型的含氮杂质钻石的热传导率大约只有800 W/(m·K），原因是钻石中的氮元素杂质改变了钻石的晶体结构，造成了热振动传导速度的减缓。

过去利用钻石热导仪可以准确地鉴定钻石。近年来合成莫桑石（Moissanite）问世——由于合成莫桑石的热导率接近钻石的热导率——使得钻石热导仪的使用受到限制。鉴定钻石与莫桑石的有效方法是利用它们之间不同的光学特征：钻石为均质体，无双折射现象，而莫桑石为双折射晶体，且双折射现象很明显，在显微镜下即可以观察到棱角的重影。

钻石晶体中的每一碳原子都有8个共价电子，从而每一碳原子都形成一稳定的原子结构，相当于一个惰性原子。这一稳定的原子结构不仅使钻石具有最高的硬度，也使其成为化学惰性物质。在常温下，钻石不与任何物质发生化学反应。

热导率是开采钻石时利用热导仪测量钻石的一个重要特性。热导率是指物质传递热量的能力，它取决于物质的结构和原子排列方式。根据钻石的化学成分和晶体结构，其热导率很高，为所有天然材料中最高的之一。

因此，利用热导仪测量钻石的热导率可以较准确地判断钻石的真伪和品质，也可以用于区分不同种类和等级的钻石。在开采钻石时，利用热导仪可以快速地对钻石进行鉴别和分类，提高了生产效率和准确性。因此，热导率是利用热导仪开采钻石时最好的特性之一。