钻石中的碳原子结构是怎样的

钻石的成分是碳。其碳12原子的结构特征是每个碳原子都有四个共价键，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。--引自

钻石是自然界天然物质中最硬的宝石钻石和金刚石的成分极度相似，但是碳分子的排布结构有不同之处。钻石之所以有如此良好的性，就是因为有独特的碳分子排布结构，而且钻石内部还包含比较多的微量元素，这是钻石颜色丰富多彩的主要原因。钻石内部碳分子是一种晶体结构，有更好的稳定性和韧度。

钻石内部C-C原子间间距短，共价键力强。共价键是连接分子与分子之间的连接键，共价键能力强弱决定了分子结构的稳定性，共价键越短，共价键强度越大，钻石内部碳分子与碳分子之间的距离很短，所以有很高的硬度。共价键这个化学定义，在初中课本中就可以找到有兴趣的朋友可以去翻一翻初中课本。

钻石晶体表面还有一些未占用的共价键，可以与其他气体分子结合在一起，所以钻石表面吸油性的把水和油的在钻石表面会呈现水滴状，不会在表面逗留，这是鉴定钻石真假的重要特征。

钻石的成分和晶体结构

钻石的主要成分是碳(C)，

含C量96%-999%。即使很纯净的钻石也含有0001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N

等。

除

N

以外，其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在，钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。

氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分，N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心，可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。

根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(005%-03%)。

Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在，Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。

Ⅱ型钻石含N量较少(<005%)，N呈自由状态存在。Ⅰ型和Ⅱ型钻石在某些物理性质上有所不同。自然界的钻石绝大部分是Ⅰ型钻石。

钻石为等轴晶系，晶体结构为立方面心格子，晶胞参数a°=356A(1A=1mm/1千万)(见左图)。C原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个C原子，每个C原子都与周围四个C原子相连接，每两个相邻C原子之间的距离都相等(154A)。这种结构C原子间形成极其牢固的共价键，

要分开这种化学健必须给以很大的能量。这就决定了金刚石具有一些特殊的性质，如极高的硬度和化学稳定性。

钻石的晶形最常见的是八面体，其次是菱形十二面体，较少见的是立方体。此外，可长成各种复杂形态的聚形或歪晶。