制造钻石一定要高压吗?

制造钻石一定要高压吗?,第1张

现在人类的技术已经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。垍头条莱所以在一定程度上讲,人造钻石确实没办法和天然钻石相比。但因为外观看起来与天然钻石没多大区别,主要在于后期加工,造假又比较低廉,也很受欢迎。好看耐用不就完了吗?然而也并非如此,人都是有点虚荣心的,手上戴个千百万年前形成的天然钻石和实验室中短时间形成的人造钻石,当然是前者更容易满足人的心理。

钻石的形成

火山爆发以及矿石中的钻石均是在地球内部经过高温高压后形成的。

钻石在地下 160~480km 处形成。大部分钻石被发现位于一种称作 “金伯利岩” 的火山岩中,这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石,都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。

钻石骗局

钻石又名金刚石,其本质上是由碳构成的一种单质,其除了外观精美和硬度极高也并无多大特点。

其实在19世纪钻石本应不是那样稀有和昂贵,而当今如此昂贵的钻石可以说完全是由 钻石巨头戴比尔斯一手吹捧出来的。

1870年采矿工人在南非先后发现几个巨大的钻石矿场,仅在当时的开采技术下一天便可开采出上吨的钻石。

于是钻石商联合成立了戴比尔斯公司将几乎所有的钻石矿坑都收入囊中,从此便开始了饥饿营销的模式,之后更是在媒体吹捧钻石象征着永辉的爱情,于是这个概念便一直深入人心。

人工钻石

所谓人工钻石就是如天然钻石形成一般模拟高温高压的条件合成钻石。而且现如今的人工钻石已经达到宝石级别。2005年美国人造钻石的产能已达到每小时5克拉,且随着技术的进步要造出与天然钻石无异的钻石只是时间的问题。

钻石是一种昂贵的宝石,是由金刚石加工而成。除了首饰行业会用到钻石,工业领域也会用金刚石制作钻头、玻璃刀等。金刚石是碳元素组成的单质,和石墨为同素异形体。在知道了金刚石是由纯碳组成之后,就有人想方设法用碳制造金刚石,并且早就取得了成功。上世纪70年代人类就有能力制造出1克拉以上的钻石,目前很难统计出市场上的钻石有多少是人造钻石。

金刚石为正八面体结构,不论是中国产的还是南非产的,也不论是地球上的金刚石还是火星上的金刚石, 也不论是天然的金刚石还是人造的金刚石。

地球表面附近的金刚石比较少,内部的金刚石相对就要多很多。地球上天然的金刚石一般是在高温、高压的环境下产生的,地球内部的温度及压强比较高,碳元素要比在地面附近更容易结晶成金刚石。地壳深处的金刚石可以通过火山喷发或大地震到达地球表面附近。人工制造金刚石的时候可以用石墨做原料,在高温、高压的环境中改变碳原子的排列结构,就有可能制造出金刚石。人造金刚石的成本要远低于钻石的价格,只是目前限于技术手段,人造金刚石的尺寸还达不到几十克拉、几百克拉之巨。

除了价格低廉,人工制造金刚石的时候还可以掺入一些杂质,使得制造出的钻石具有某种特定的绚丽色彩。这是人造钻石的其中一个优势。有时候可以根据掺杂在钻石中的杂质鉴定出这是一枚人工制造的钻石,若是制造钻石的时候没有留下类似的痕迹,还能不能鉴定出那是一枚人工制造的钻石?难!很难!因为钻石的结构都一样,物理性质、化学性质也是一样的。

钻石虽然价格昂贵,但它没有金融属性,不像黄金那样可以作为支付手段或金融储备。钻石有工业用途,除此之外就是一件奢饰品。如果你不是小资女人,不是傻白甜,不是土豪,没必要关心钻石是人造的还是天然的。

天然钻石也是在高温高压的地方产生,所以钻石矿附近一般曾有小行星撞击或者火山喷发。模拟天然钻石的形成时的高温高压环境就可以制造钻石,但其晶体结构和天然化石有所不同。

天然钻石一般是在地下 压力在45到6Gpa,温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的环境中 形成,然后被火山喷发等地质运动过程带到地球表面,形成钻石储量较高的矿藏;而另一种情况是小行星撞击,由于短时间内大量动能转化为热能,撞击时的压力也非常高,也能形成钻石晶体。钻石可以分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石,是均匀性质相同的碳单质晶体,密度(g/mLat 25°C):35, 熔点3550°C-4000°C,绝对硬度10000-2500,因为含有的杂质元素不同,也是钻石有不同的颜色,有粉的、黄的、蓝的等等颜色,而天然的钻石未经打磨,形状可能不是很规则,而且也不会像经打磨的钻石一样形成正八面体的规则、闪耀的晶体。

既然知道了钻石形成的环境,那么人工模拟那样的高温高压环境就能制造钻石,可以在2300℃、15到18个大气压的环境下,以一颗直径1毫米左右的天然钻石作为“种子”,石墨作为碳的来源,在那样的环境中石墨中的碳原子会在天然钻石的外层重新形成结晶,但是由于不能完美地重现地下数百公里或者小行星撞击时的温度或者压力变化曲线,人造钻石的晶体结构更加混乱一些,不像天然钻石是规则的等轴晶系结构。但是硬度方面与天然钻石差别也不是很大,而且经过打磨后肉眼很难分辨天然或者人造。而如今美国的人造钻石生产已经能达到5克拉每小时,由于天然钻石开采的难度而具有一定的稀缺性,人工钻石可以在很多场合替代天然钻石。

通过钻石的人工制造和天然形成过程,可以知道人造钻石并不能完全地替代天然钻石,但也不是过分追求钻石的理由。钻石可以算是“可再生资源”,不过投入市场的钻石不是很多造就了它们的稀有,然而实际上在地下深处钻石的储量还是很高的,据一些科学家估计地球上总共有1000万亿吨钻石。

天然的钻石是在地球的深处,经过几亿、几十亿年的时间,高温高压的环境下自然形成的,火山喷发、地震等自然之力,将钻石从地表以下160公里的深处带到浅层地表。我们可以参照已挖出最深的洞来看,俄罗斯的科拉超深钻孔,仅约123公里,相对来说,160公里简直是遥不可及。天然的钻石是稀有的,不是自然界的钻石少,而是可获取的非常少,除了地球深处有大量钻石,木星、土星、天王星、海王星还会下钻石雨,其大气中的甲烷,在闪电的作用下变成煤灰型态的碳。煤灰在沉降的过程中固化成石墨,高温高压的环境使之变成钻石。

高温高压就能人工造钻石,第一批人工钻石是1954年在通用电气实验室制造的,在1600摄氏度高温和10万个大气压的环境下,使钻石晶种生长成钻石,利用晶种可以缩短钻石形成的时间。 人工钻石是真钻石,天然钻石和人工钻石的主要元素是碳,它们的化学结构和外观基本相同,硬度也一致。 人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是, 大多数天然钻石含有微量氮,而人工钻石通常不含氮 ,正因为天然钻石的稀有性,人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。绝大多数天然钻石是科学家所称的IA型钻石,IA型钻石含有大量的氮,呈团状或成对,目前这种钻石不能人工合成。

因此,想要区分天然钻石还是人工钻石,只能用科学仪器微观鉴定,肉眼是分辨不出来的。现在,你知道在哪里有可能捡到天然钻石吗?

把人工钻石放开进入珠宝市场会把天然钻石市场打的溃不成军……而且不止钻石,很多其他宝石都很容易工业化生产出来

自然钻石形成: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,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳(C)元素组成的单质晶体,碳原子呈立方最紧密堆积, 彼此以共价键相连时, 就形成了自然界最硬的钻石||人工钻石形成:人工合成金刚石的方法有两种,是高温高压法及化学气相沉积法。

大部分钻石是在地质的高温高压下形成的。而钻石形成条件的压力在45到6Gpa,温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的深度。在地球深处只有很少的地方具有这种钻石形成的物理、化学条件。

从目前开采的钻石矿中发现,绝大多数的钻石形成年代都在20亿至30亿年前,在南非地区发现的一些钻石的年龄甚至达到了45亿年左右,这也能在一方面证实钻石是在地球诞生后不久便开始在地球内部结晶的。钻石也是世界上最古老的宝石。

那么钻石形成于年代久远的地层深处,是怎么被发现的呢?钻石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”,就像淘金那样。

其实,稍微不了解钻石的人都不知道,原来贵重的钻石,竟与铅笔芯那石墨有着密切的关系!钻石和石墨,其实是两同胞,就像氯霉素和合霉素一样,它们的化学成分是一样的,但是分子式却完全不一样,这就造成了它们两的性质完全不一样。钻石与石墨是由碳原子组成的晶体,化学符号c。钻石坚硬无比,又叫金刚石,称得上极品的钻石是锥形的,而且通透无比,光在穿过钻石时又发生无数次折射,璀璨夺目,若你要买钻石,售货人员必定会问你买多少克拉。“克拉”是钻石的重量单位,1克拉=200毫克。50克拉的钻石已经算得上很名贵了。为什么钻石与石墨的化学成分完全一样,而性格却有天渊之别呢?这是因为它们的物理结构不一样。石墨是由碳原子一层一层堆叠起来的,就好像一沓扑克一样,扑克与扑克之间摩擦力很小,很容易把它们分开,石墨的结构就是这样。所以石墨被用作铅笔芯上,用纸这样的软物摩擦一下就可以留下痕迹。石墨很容易形成,所以价格便宜,登不了大雅之堂。钻石的结构不一样。是由十几个碳原子组成一个框架,有无数个这样的碳原子框架组成的。这里我无法给个图你,你只能自己去找。这样的结构,碳原子不易滑动,结合力很大,所以钻石很坚硬。钻石的形成很困难,必须有2000个大气压(也就是你身边气压的2000倍)再加上几千度高温,这样高温、高压才能形成,自然形成的钻石都是在地球内部形成的,里面有高压,还有岩浆的高温。钻石可以称得上是矿石。南非是世界上最大的钻石开采地。如果你去到一个钻石矿看看,在几百米的深处,工人都是赤裸工作的呢。

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