钻石为什么坚硬,是因为元素排列的原因吗?

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因为钻石具有独特的内部结构。

钻石象征着高贵的身份和地位。只知钻石稀有,不知钻石的本质。1772年,瓦锡将钻石加热燃烧,成功测得燃烧后的产物有水和二氧化碳,至此钻石的面纱被人类揭开。

钻石本质是“碳”,和石墨,煤炭没有区别。物理层面,晶体中碳原子的排列方式的不同,形成了同素异形体,导致了性质不同的原因。

以石墨为例,在石墨晶体中,同层碳原子以sp2形成共价键,每个碳原子以三个共价键与三个原子相连。这种结构由于同层原子结合非常紧密,产生滑移的现象,这是石墨强度较低的原因;钻石结构中,每个原子与4个原子形成正四面体,以SP3与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体的形状。共价键强度大,金刚石硬度就很大,熔点非常高。

钻石的发现,像做梦一样。在河流的上游存在富有钻石的矿石,经过自然瓦解,钻石暴露外部,随着径流到下游,静待有缘人。在此后的时间里,在河边淘金淘钻石。1850年,人们了解到上游的矿石富含钻石,于是转战上游,进行寻找。到1867年,在南非小镇附近发现了这种岩石,更名为“金伯利岩”,至此,初步了解钻石矿脉,开采钻石,必须找到金伯利岩。不要高兴太早,找到金伯利岩不一定代表开采钻石,金伯利岩金刚石占到20%~30%,具有价值的不足5%,达宝石级别更是少之又少了,比河边靠运气强。

目前为止,金伯利岩矿脉分布在南非和俄罗斯以及中国等少数国家,以南非著名,“库利南钻石”重达3106克拉。

钻石坚硬,什么工具才能切割和加工?可能不信,加工钻石要比加工其它矿石要相容易。在200年前,钻石工匠利用经验判断钻石纹路,然后劈开。

现在生活中佩戴钻石首饰的人越来越多,闪耀美丽的钻石被誉为宝石之王是每个女人的梦想,而钻石的魅力除了在于闪耀夺目坚硬之外还在于其稀有程度,而今天就来科普下钻石的形成过程。

钻石是怎么形成的

首先钻石是自然界中天然存在的矿石,而且还是目前已知的自然界中最坚硬的物质,而说到钻石是怎么形成的则要提到金刚石,金刚石其实就是钻石原石,往往深埋地下等待挖掘,金刚石的形成条件是非常苛刻的,要在高温高压下经过上万年甚至更久才能形成,而钻石则是经过切割的金刚石。目前已知的可以应用于首饰的钻石原石90%是来自澳大利亚和南非,所以说钻石是极其稀有的宝石。

彩色钻石形成需要千万年

刚才提到钻石的本质是金刚石,要在高温高压下经过上万年才能形成,而比普通白色钻石更加稀有的就是彩色钻石,那么彩色钻石是怎么形成的,彩色钻石的形成分为两种,一种是钻石矿中含有微量元素,微量元素进入到钻石内部呈现出彩色,比如很多蓝色钻石都是因为含有硼离子。另外一种形成原因是自然辐射,金刚石经过长时间的自然辐射而呈现出彩色,而这个过程需要几千万年之久,因此很多彩色钻石都是价值连城的。

人工合成钻石成本太高

刚才提到钻石是怎么形成的,因此很多人就问人工是否可以合成钻石,按照现在的技术而言人工合成钻石是可以的,但是因为合成钻石需要高温高压等苛刻的条件,所以人工合成钻石的成本太高,因此钻石的主要来源都是自然中开采,而人工合成的莫桑石和钻石极为类似,莫桑石本质是碳化硅是人工合成的宝石,其和钻石相似到可以通用一套4C标准,但是莫桑石的价格只有钻石的10分之一。

  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。

宝石和钻石的区别是硬度不同、成分不同、价值不同、定义不同、折射不同。

1、硬度不同

宝石与钻石的硬度不同,钻石是最硬的宝石品种,也是世界上最硬的物质,及时使用尖锐的物品在表面划刻,表面不会出现任何痕迹,而宝石的硬度与钻石相比相对较低,使用小刀在宝石表面划刻,表面会出现明显的划痕。

2、成分不同

宝石与钻石的化学成分不同,宝石是彩色宝石的统称,而钻石的主要化学成分是碳,内部含有少量的其他物质,钻石从本质上来说是经过人工加工过的金刚石,钻石的质地更为纯净。

3、价值不同

彩色宝石与钻石的市场价值较高都较为值钱,钻石在宝石中处于至高无上的地位,是宝石之王。

4、定义不同

宝石是指所有颜色鲜艳的天然矿产资源,钻石是宝石的一种,是指由碳元素组成的单质晶体,宝石的成分广泛,从广义上来讲,宝石包含玉石和各种珍贵的矿石,而钻石是世界上最为珍贵的宝石。

5、折射不同

钻石与宝石的双折射不同,钻石的双折射较强,其折光率有两个且差距较大,而大多宝石上没有双折射的现象,使用放大镜观察钻石成品时,在上面可以看到钻石底面和棱线部双影明显。

钻石是碳的单质,是碳60结晶体,是世界上硬度最大的物质。

玻璃是硅酸盐混合物,主要成分有二氧化硅,氧化钙等。具体的成分根据品种,用途有一定的差别。例如施华洛世奇所谓的水晶就是一种含铅量很高的玻璃,增加铅的含量可以改善折光率,但是会降低硬度。

两者的物理性质有很大的区别。

像红宝石,蓝宝石一类物质,主要成分是氧化铝(Al2O3),颜色不同主要因为里面含有其他的少量元素;玉石主要成分是硅酸盐;钻石(又叫金刚石)则是由碳元素(C)组成的。这些东西主要是因为稀少而且比较漂亮,所以价格高。钻石是自然界硬度最大的物质,人们对钻石进行研究,发现了碳元素特殊的排列顺序,可以制造出来一些硬度大的东西

了解消费者的认知性很重要。以钻石为例:

钻石的本质其实是一种金融产品,尤其是1克拉以上的,在戴比尔斯为首的四大钻石开采商的垄断下,价格每年以15%的增长率递增。由此我们可以看出市场是由供求关系来决定的。因此钻石具有了高价格金融属性。

换句话说,买钻石其实买的是投资,但从买钻石的另一个层面上来说,其也是买的爱情。因为戴比尔斯公司以前做过一个广告语‘钻石恒久远,一颗永流传’,就这样,很巧妙地和永恒的爱情建立了联系。我们营销学上称之为‘编码’,并且也有商家以‘传家物’的概念作为营销策略。

同时钻石也因其美丽的外表特征作为市场的一个需求。一个产品最重要的是具有对应市场的需求特点,产品的销售不能单从其本身出发而应该从其市场需求出发。”

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西南财经大学-魅力东区洞悉消费者特征的营销战略

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      大部分钻石是在地质的高温高压下形成的。钻石形成于年代久远的地层深处,一般是通过火山爆发而被岩浆带到地表。有些钻石矿石恰好落在河流上游,经过千百年的风吹日晒自然瓦解,钻石暴露在外,随着径流的冲刷来到下游,被有缘人的发现。所以在最开始的时候人们都是直接在河边“淘钻石”。

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℃。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而已经开采的矿山中,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。

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。

人类的技术已可以模拟钻石生成的环境,用碳来制造钻石,在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下,在中心放一颗很小的天然钻石作为种子,在种钻周围是高温金属液体,在金属溶液的上层是石墨,在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。但是用这种方法制造的钻石分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,体积也比较受限。

钻石本质上就是碳元素组成的,贵也是切割工艺比较值钱。19世纪末的科学家就已经认识到这一点,他们就想石墨要是能在高压下变成钻石那不是美滋滋。后来事实证明这个猜测是对的,但是当时的人们,并不知道这个“高压”到底是个什么样的数值。有个叫莫瓦桑的人就将石墨和融化的铁水混合,当铁水凝固时就可以对石墨进行加压了。他和助手就开始了烧锅炉生涯,烧了一炉接着一炉,也不知烧了多少炉却依旧没有看见钻石的影子。

皇天不负有心人,1903年的某天终于让莫瓦桑得到了一小块钻石。他赶紧将这事儿上报给了法国科学院,后来全世界都惊呆了,这人莫不是会法术吧?石墨都能变成钻石,真的要发大财了。莫瓦桑因此声名鹊起,稳站当时科学界大佬的c位。

后来到了1906年,由于莫瓦桑在氟单质方面的杰出贡献,他获得了那一年的诺贝尔化学奖,但是从投票结果是5票对4票、1票弃权,以及他本人的获奖感言都跟钻石有关来看,这颗小小的钻石对他得奖的影响还是挺大的。毕竟获得4票的是史上最伟大的化学家之一的门捷列夫。

得了诺奖的第二年,莫瓦桑就去世了,之后科学家们才逐渐认明白,光靠铁水凝固的压力压根不能使石墨变成钻石,那那颗小钻石是哪来的呢?后来从他的老婆口中才得知了真相,原来是莫瓦桑的助手实在烧锅炉烧烦了,忍无可忍,于是悄摸摸地扔了块钻石下去,假装是石墨变的。

于是全世界都被这颗小钻石给骗了,尽管莫瓦桑可能迟早会得到诺奖,但是如果不是这颗小钻石推了一把,他非常有可能就没机会获奖了,毕竟得了诺奖的第二年就去世了。

虽然真相大白后,证实了那个人造钻石的实验只是莫瓦桑的助手搞出的惊天大乌龙,但是在大概半个世纪后,霍尔等人终究还是真正地成功合成了人造钻石。

所谓的「点石成金」,其依据便是同素异形体(相同元素构成,不同形态的物体),至此之后,科学家们对「碳的同素异形体」越发地如痴如醉、如疯如狂。

终于,在1985年,斯莫利等三位科学家发现了长得跟足球似的、有着完美球形结构的碳原子簇C60,为了致敬建筑师巴克明斯特·富勒,便将其取名为「富勒烯」,而这三位科学家也因此被授予1996年的诺贝尔化学奖。

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