确切的说是矿物矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合物而岩石是一种混合物
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,它是一种由碳元素组成的矿物,是碳元素的同素异形体金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质简单地讲,钻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
钻石,就是经过打磨的金刚石,又称金刚钻,通常指宝石级金刚石,尤指琢型宝石级金刚石。钻石是经过琢磨的钻石原石,而钻石原石是无色正八面体晶体。但因为钻石矿会受到所处地区的地质影响,而出现不同的颜色以及形态。就比如俄罗斯ALROSA埃罗莎公司发现过一颗后期命名为Matryoshka的钻石原石,其中有另一颗钻石在里面自由移动。
虽然钻石的硬度最高,但可以有解理,即可沿钻石的某些品面裂开。钻石在4个晶体方向上可以有完全解理,其解理面非常平整。钻石加工工艺师常常利用钻石的解理性质将钻石晶体的多余部分敲掉,以节省研磨时间。而且被敲掉的多余部分还可能研磨成小钻石。
尽管碳元素的原子质量较低,由于钻石晶体致密,其密度较高,为352g/cm3。在所有的贵重宝石中,只有钻石是由单一元素构成的,而且包裹体很少,密度的变化范围极小。用一般的宝石学比重仪来测量钻石的相对密度时,所有宝石级钻石的相对密度都是352,一般钻石的相对密度变化范围小于宝石比重仪的误差范围。比重法是鉴定钻石的有效手段,但过程比较繁杂而很少被使用。
钻石的折射率很高,达242。折射率越高,产生全反射的入射角越小,使有可能将入射到钻石内的光经台面完全反射出来。如果一颗刻面钻石的切工比例符合理想切工比例,由台面入射光的绝大部分可以再由台面反射出来,使得刻面钻石总是闪闪发光,夺目诱人。另外折射率越高表面反射强度也越高,钻石的台面也总是很亮,增加了刻面钻石的诱人程度。即使黑色钻石没有任何内反射光自台面出射,台面的表面反射也会使其闪闪发光,尤其是在钻石的黑色背景下表面反射使黑色钻石格外闪耀。钻石的折射率超出一般宝石学折射仪的测量范围,因此,钻石不可能用宝石学折射仪测试折射率加以鉴定。
钻石的色散率中等,为0044。当光垂直刻面钻石的台面射入钻石时,所反射光的色散并不明显,所以观察到的光都是白光闪闪,没有色散所产生的光谱颜色。当光以较大的入射角进入无色刻面钻石时,由台面出射的反射光可能会出现明显的色散,所观察到的光呈现光谱色,即出现所谓的“火彩”。当远离钻石观察时,容易看到“火彩”,这是因为对于相同的色散角,距离越远色散越大,即距离越远色散越明显。
纯净钻石晶体中不含任何杂质,而且晶体的结构也没有任何缺陷。纯净钻石对可见光完全透过,除表面反射外几乎无吸收,这就是纯净钻石呈现无色的原因。彩色钻石的颜色是由钻石晶体中的杂质或晶体缺陷所造成的,详细原因将在下一章介绍。
纯净钻石是电的绝缘体。在钻石晶体中,碳原子外层的4个电子与周围的4个碳原子的电子组成共价键,在钻石晶体中没有自由电子,因而纯净钻石是电的绝缘体。石墨的导电性质与钻石恰恰相反,是电的导体,这是因为在石墨晶体中碳原子外层的4个电子中只有3个电子与周围碳原子的电子结合,另外一个自由电子能够导电。
钻石是最好的热导体。热在晶体中的传导是通过振动实现的。由于碳原子之间的共价键结合紧密,原子与原子之间的可伸缩范围极小,钻石晶体是刚性最好的材料,因此,在钻石一侧由热引起的热振动会以最快的速度传导到另一侧,所以钻石是热传导率非常高的材料。在室温下,钻石的热传导率大约是铜的5倍。当钻石晶体含有杂质时,热传导率明显下降,不含杂质钻石的热传导率是含氮杂质钻石的1倍以上。典型的不含杂质钻石的热传导率大约为2100 W/(m·K),典型的含氮杂质钻石的热传导率大约只有800 W/(m·K),原因是钻石中的氮元素杂质改变了钻石的晶体结构,造成了热振动传导速度的减缓。
过去利用钻石热导仪可以准确地鉴定钻石。近年来合成莫桑石(Moissanite)问世——由于合成莫桑石的热导率接近钻石的热导率——使得钻石热导仪的使用受到限制。鉴定钻石与莫桑石的有效方法是利用它们之间不同的光学特征:钻石为均质体,无双折射现象,而莫桑石为双折射晶体,且双折射现象很明显,在显微镜下即可以观察到棱角的重影。
钻石晶体中的每一碳原子都有8个共价电子,从而每一碳原子都形成一稳定的原子结构,相当于一个惰性原子。这一稳定的原子结构不仅使钻石具有最高的硬度,也使其成为化学惰性物质。在常温下,钻石不与任何物质发生化学反应。
金刚石现在的主要用处却不再是用来做宝石,由于它是人们已发现的一种最坚硬的物质,已被用来作为制作切割、钻孔、研磨等工具的非常重要的工业材料。
钻石的矿物名称叫金刚石,人们一般称经过琢磨的金刚石为钻石。金刚石的化学成分是纯碳,硬度为10,是自然界中最坚硬的物质,比重347至355,折光率242。为八面或十二面体的结晶。性脆、透明,不怕强酸强碱的侵蚀。
金刚石的化学成分是纯碳,石墨的化学成分也是纯碳,金刚石坚硬无比,而石墨质地非常软。这是因为石墨中的碳原子是成层排列的,原子间的结合力很小,金刚石中的碳原子则是交错整齐地排列成立方体结构,每个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接连接,构成一个牢固的结晶体。要使碳原子形成这样的结构,需要2千摄氏度高温和5万个大气压。人们现在已经能够利用高温高压制造出人造金刚石。
金刚石一般是无色的。经过琢磨的金刚石可以产生耀眼的光芒。一般认为1克拉以上的为大金刚石,100克拉以上的为特大金刚石。特大块的金刚石极为罕见,目前世界上仅三十余块,其中最大的“库利南”重3106克拉,是1905年在南非发现的(库利南钻石是世界上最大的金刚石,发现于1905年,产地为南非德兰士瓦的普雷米尔矿山。发现此矿山的人姓库利南,金刚石即此得名。库利南钻石无色,重3106克拉,约合621克。此钻石被当地政府购买后作为礼物赠给当时的英王爱德华七世。后由著名的阿姆斯特丹公司切割成9块大钻石和96粒小钻石,这些钻石全部无瑕,其中最大的一颗取名非洲之星(也叫库利南一号),重5302克拉,被加工成梨形镶在英国国王的令牌上,第二大的叫库得南二号,重317克拉,镶在英王王冠上)。
评价钻石的标准称为四C标准,即重量、颜色、洁净和琢磨(这四个词的英文第一个字母都是C)。其它条件相同,越重则越珍贵;钻石因各种原因,常有颜色方面的不同,各国的分级标准也不统一。最常见的为白色、淡**,有些蓝色、粉红色、绿色、紫色等,被视为特殊色,由于稀有,成为钻石中的珍品;多数钻石中都有程度不同的瑕疵,如外面的擦痕、蹦碴、刻痕等,内部的裂痕、白花、黑点等。瑕疵自然是越少越好,瑕疵越靠近中间越不好;对金刚石的加工很有讲究,标准的钻石冠部角度应是34°30,亭部角度应是40°45,这样才能充分利用钻石的折光率,显示出耀眼的光辉。
金刚石原生于金伯利岩中,除金刚石外,金伯利岩中还可含镁铝榴石和贵橄榄石。金伯利岩属于岩浆型矿床,金刚石晶体不均匀地散布在金伯利岩的基质中,以小晶体为主,平均重量为百分之几克拉到十分之几克拉。实际选矿回收的是大小在05至1毫米以上的金刚石颗粒。最大的含金刚石的金伯利岩矿床位于赤道非洲和南部非洲。金伯利岩,又称蓝地。是一种深色的、重的、常常经过蚀变和角砾化的(破碎的)侵入岩,是已知的唯一在母岩中找到原生金刚石的岩石。
关于金刚石的成因有多种说法,最值得注意的是深部岩浆成因的概念。这种概念认为金刚石是早期岩浆矿物,因金伯利岩浆中压力不断增高而结晶出来的。
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