钻石中的碳原子结构是什么形状的

晶体机基本原理

晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。展开分析晶体的特征非常晦涩，如果没有系统的学习物理化学知识比较难以理解，但是对于大多数宝迷来说，只要学会与宝石鉴定相关的基础知识则足够。



晶体结构的透射电镜

通俗的说，晶体内部的结构是有规律的，而非晶体则没有这种内部排列的规律。举例说明：

非金属的碳原子通过共价键可以形成金刚石晶体，即钻石晶体。



钻石内部碳原子结构

钻石的成分是碳12原子，其结构特征是每个碳原子都有四个共价键（四个共用电子对），C原子间等间距排列，C-C键长为0154nm，原子间结构牢固，组成具有四个角相等的正四面体，形成一个钻石晶胞。同时，四个角又是其它四面体晶胞的一部分。由四面体组成的钻石，常见有立方体、八面体、菱形十二面体晶体。

由此可见，宝石晶体内部原子结构一定程度上决定了其外部晶体形状，同一元素，内部结构不同，晶体外在表现形状也不同。比如在石墨中碳原子先通过共价键形成层型分子，然后通过范德华力结合成晶体。



石墨内部碳原子结构

二、晶体形状的种类

结晶质矿物由单个或多个晶体组成。多晶矿物由多个小型晶体组成，需要借助显微镜才能看清楚的晶体构成的矿物称为隐晶矿。

结晶质矿物由若干称为晶面的平坦表面围成，这些晶面的方位确定了晶体的总体形状，称之为”习性“。具有自身习性的晶体呈现为特定的形状，而没有明确习性的晶体则形成块状。

1、金字塔形宝石晶体



IIA型钻石

2、针状晶体



针状金红石发金

3、棱柱形晶体



海蓝宝石棱柱晶体

4、块状晶体



青金石块状晶体

5、树枝状晶体



自然铜树枝状晶体

上面介绍了五种主要的晶体形状，不同元素可能结晶成相同形状，相同元素也可能结晶成不同形状，

红宝石是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝(Al2O3)，红色来自铬(Cr)，主要为Cr2O3，含量一般01~3%，最高者达4%。

水晶（rock

crystal），稀有矿物，宝石的一种，石英结晶体，在矿物学上属于石英族，主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2。

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。

在晶体外形上出现的对称要素中，P，C，L2都只能使晶体上某一部分重复一次，而L3，L4，L6，L4i，L6i等高次对称轴则可使晶体的某一部分重复出现两次以上。晶体上相同部分重复出现的次数越多，晶体的对称程度就越高。所以晶体是按对称程度分类的。

首先，根据对称型将晶体分为32个晶类，即相同对称型的晶体，都属于同一晶类。然后，再根据对称型中有无高次轴以及高次轴的多少，将晶体分为三个晶族。凡没有高次轴的对称型均归于低级晶族，仅有一个高次轴的对称型归于中级晶族;有数个高次轴的对称型属高级晶族。

每一晶族中，又按对称的特点进一步划分晶系。低级晶族划分为三个晶系，即:无P及无L2的对称型属三斜晶系，只有一个L2或P的对称型属单斜晶系，L2或P多于一个的对称型属斜方晶系。中级晶族亦划分为三个晶系，即:具有一个L3的对称型属三方晶系，具有一个L4或L4i的对称型属四方晶系，具有一个L6或L6i的对称型属六方晶系。高级晶族只有一个晶系，即等轴晶系，属于等轴晶系的对称型必有四个三次对称轴(4L3)。

从以上所述，晶体按对称的特点共划分三个晶族、七个晶系和32个晶类，就目前来说，比利时的魔星钻是最好的莫桑钻晶体。

钻石是“金刚石”

钻石（英文：Diamond），化学和工业中称为金刚石。钻石是碳元素组成的无色晶体，为目前已知存在的第二最硬物质。

金刚石的用途非常广泛，硬度极高且导热性极高，用于沙纸、钻探、研磨工具之上，可以用来切削和刻画其他物质，以及大型集成电路等散热板上。

然而，自从1955年GE通过高温高压获得人造金刚石的技术后，科学家会利用高温高压制成金刚石微粒，而现在的细小颗粒的合成钻石已经较同级天然钻石便宜，所以天然钻石的工业价值已经完全消失；目前天然钻石的主要用途已经仅限于首饰与观赏。

扩展资料：

结构性质——

金刚石结构分为；等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石，在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。

由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。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。

钻石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为352g/cm3，折射率为2417，色散率为0044。

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