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。
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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。
-钻石
钻石的形成
据对钻石内包裹体的研究,钻石的形成温度为900-1300°C,
压力为(45-60)108Pa,
相当于地球130-180km的地幔深处,其形成于30亿年前。钻石形成后,通过火山喷发的形式被带至地表,并赋存在金伯利岩和钾镁煌斑岩中,形成钻石原生矿。到1871年止,全球所有的钻石均发现于次生矿(砂矿),第一个钻石原生矿于1870年发现于南非的金伯利城。
目前产量居前五位的钻石生产国依次是澳大利亚、刚果(金)、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。
原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远。南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同岁;而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿,榴辉岩型的钻石虽说年轻,也分别已有158亿年和99亿年了。藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日,得有助于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处,或长途迁徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿,后者形成的则为冲积矿。这些矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获怪毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的;如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了。?
已知现今世界上只有三十余个国家和地区产钻石,且分布极不均匀,主要集中在澳洲、非洲,次为亚洲和南美洲。其中澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联和南非为世界上五大钻石生产国,占全球钻坯供应量八成有多。
我国钻矿开发虽有着较长历史,清道光年间湘西桃源、常德一带、山东郯城区都先后发现过钻石。20世纪中叶湖南还找到过钻石砂矿。然而,钻石原生矿床60—70年代仅在辽宁瓦房店、山东蒙阴和贵州东部地区发现。?
物以稀为贵。综观当今世界,钻石分布范围小,产量低。加之开采困难,自然钻石就更显弥足珍贵了。一颗钻石,从孕育于地壳岩浆之中至佩戴于您的手上,辗转周游万里,途经数百人之手,个中开采、加工艰辛复杂,做成精致的饰品更是艺术的创造,最后又经您慧眼上识,佩戴,才再度炫耀于世,因此,这是一种何等奇特的福缘!
什么是人造金刚石
钻石由金刚石加工琢磨而成,是珠宝中的贵族,它通明剔透,散发着清冷高贵的光辉,颇有“出淤泥而不染”的气质。天然金刚石的形成和发现极为不易,它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的,由于地壳的运动,它们从地球的深处来到地表,蕴藏在金伯利岩中,从而被人类发现和开采。
金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝,在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、磨削、钻探;由于导热率高、电绝缘性好,可作为半导体装置的散热板;它有优良的透光性和耐腐蚀性,在电子工业中也得到广泛应用。18世纪末,人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体,从此,制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。
一个世纪以后,石墨 ——碳的另一种单质形式被发现了,人们便尝试模拟自然过程,让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间,需要2 000 ℃高温和55万个大气压的特殊条件。
1955年,美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备,得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河,现在他们的年产量在20吨左右;不久,杜邦公司发明了爆炸法,利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温,也获得了几毫米大小的人造金刚石。
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒,在密度和硬度上都要低一些。即便如此,它的耐磨性也是数一数二,仅5微米厚的薄膜,寿命也比硬质合金钢长10倍以上。我们知道,唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力,同时要求极长的耐磨寿命,只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜,它就可以轻松上阵了。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层,可以大大扩展其用途,开发性能优越又经济的产品。
更重要的是,薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱,使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥。目前,金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面,其发展速度惊人,在高科技领域更加诱人。
注意一点,现在市场上的宝石级金刚石饰品,全部是天然的,因为人工金刚石达不到作饰品的要求。
钻石的形成条件是高温、高压,还需要在地球深部,最后再经过人工打磨就完成了。
钻石(即金刚石)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,是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。
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七大高招教你鉴定钻石真伪:
1、触摸鉴定法:将钻石放在手臂或脸上,若感觉它是温暖的,则为假钻石。因为真石不传热,无论怎么触摸它,都应该是凉的。
2、哈气鉴定法:在钻石上哈口气,如果钻石上的水气立即消失则证明为真钻石。若水气在钻石上停留几秒钟后才消失则为假钻石。
3、刻画鉴定法:钻石的硬度都很强,用刀片等难以在上面留下刻痕。此外,用钻石在玻璃上轻轻划一下,会留下一条较明显的白痕。假钻石则皆无此类现像。或者将钻石在细砂纸上来回擦几次,其表面有擦痕的则为假钻石,无擦痕的则是真钻石。
4、滴水鉴定法:将钻石的上部小平面拭擦干净,用牙签的末端沾一滴水滴在它上面,真钻石上的水滴会呈现中等程度的小圆水滴形状。假钻石上的水滴则会很快散开。
凤凰网-七大高招教你鉴定钻石真伪
-金刚石
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