钻石的晶体结构

钻石是一种由碳元素组成的矿物，几乎完全由单一碳原子组成，矿物名称为金刚石。钻石与常见的石墨的物质成分完全一致，均由纯碳元素构成，它们之间的区别在于不同的晶体结构。由于晶体结构的不同，钻石与石墨的物理性质有天壤之别。其中又以硬度的差别最大，钻石的硬度在所知的所有物质中最高，摩氏硬度为10，恰恰相反，石墨的硬度几乎最小，摩氏硬度甚至小于1；另外无色钻石是电的绝缘体，而石墨是电的良导体，常用于制作电极。

碳的原子序数为6，有2个电子层，其中内层的第一电子层由2个电子构成，外层由4个电子构成。根据原子物理学原理，原子的第一层可容纳2个电子，第二层可容纳8个电子。当原子的外电子层填满时，原子的化学性质呈惰性，例如惰性气体氖等；当原子的外电子层未填满时，原子的化学性质活泼。碳原子内层的第一电子层为稳定的电子层，外层的第二电子层由于没有填满8个电子，为不稳定电子层，因而碳原子化学性质活泼。碳原子外层的4个电子可以与其他原子外层的电子发生作用而产生价键结合，非常容易发生化学反应，例如与空气中的氧反应发生燃烧。另外，由于外层自由电子的存在，碳也是电的良好导体。

在钻石的结晶过程中，碳原子外层的4个自由电子与周围的碳原子的外层自由电子产生共价键结合，每一碳原子可与周围4个碳原子结合，形成立方晶体结构，如图1-2所示。当1个碳原子与周围的4个碳原子结合时，每一碳原子都与另外1个碳原子各贡献1个外层电子组成1个共价键。在钻石晶体中，每一个碳原子都有4个共价键和8个共价电子，从而使每一碳原子都形成一个稳定的原子结构。相邻的碳原子之间共享的共价键电子对产生极强的结合，使相邻的碳原子紧密地结合在一起。钻石晶体中碳原子之间的距离为154Å(1 Å=10-10m），碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构，因此，钻石的晶体结构是所有已知晶体中最坚固的。最坚固的钻石晶体结构必然导致最高的硬度。

图1-2 钻石的晶体结构

钻石晶体中每一个碳原子与周围的4个碳原子结合，碳原子之间的距离为154Å，碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构

石墨晶体结构与钻石的立方结构不同，每一碳原子与周围在同一晶体面上的3个碳原子结合。每一碳原子都剩余1个外层电子，使每一碳原子都没有达到稳定状态。在石墨晶体的层与层之间没有价键连接，为十分不稳定结构，所以其硬度极低；另外，碳原子晶体层之间的滑动摩擦系数很小，因此，石墨是一种非常好的润滑填充剂。

在钻石结晶过程中，晶体沿特定晶面生长。最常见的钻石晶形是八面体。钻石八面体的8个面都是面积相等的等边三角形。其他的晶形有菱形十二面体、立方体、三八面体和聚形等。图1-3所示为天然钻石的天然晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石。

图1-3 天然钻石的晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石（Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection）

图1-3中后排左起第五颗**天然钻石晶体是晶形和晶面都非常好的典型八面体；后排左起第四颗**天然钻石晶体也是八面体，但晶面受到磨损变得圆滑而不平整，晶面交角也失去棱角变成不规则圆弧形；后排最右边两颗绿色天然钻石晶体都呈立方体；后排左起第三颗**天然钻石的晶形为典型经磨损的三八面体；后排最左边两颗天然钻石晶体都是不规则形状，由最左边的那颗形状不规则的天然钻石晶体可以切割出紫红或粉红紫红色的刻面彩色钻石，十分难得。形状不规则的天然钻石晶体都是由于外力的破坏，通常是在冲刷过程中钻石之间的摩擦和钻石与砂石之间的摩擦，以及开采过程中的撞击造成的。

因为彩色钻石价格昂贵，而且价格与切工和净度关系不大，切割彩色钻石时，首先要考虑的是获得最大重量。刻面彩色钻石的形状要与原天然晶体形状尽量相似以获得最大重量。市面上绝大多数的彩色钻石的形状都是不规则的花形切工，很少见到理想亮圆形切工的彩色钻石。1997年在日内瓦以805000美元拍卖成交的一颗175ct的紫红红色钻石的形状与原晶体形状相似，主要的加工是将原晶体的自然面抛光。

钻石晶体也可能呈双晶或是多晶。图1-4是一颗晶形十分完整的天然双晶钻石晶体，主要晶体呈典型的八面体，在顶部又生长出一个小八面体。这一双晶钻石晶体的颜色为灰色，是由在钻石晶体中含有许多微小的石墨晶体或未结晶的炭黑造成的。由于石墨或炭黑呈黑色，几乎完全吸收可见光，即使很低的含量也会使得钻石变为灰色，甚至是黑色。天然灰色和黑色钻石原石一般用于工业用途。这颗灰色天然双晶钻石晶体来自钻石次生矿，经冲刷和磨损，晶面和棱角都呈圆滑状。

图1-5是另外一种天然双晶钻石晶体，由两个立方体互相嵌入构成穿插双晶（Pene—tration twin）。这颗天然双晶钻石晶体的颜色为**，如果精心加工以增强饱和度，它可能成为一颗彩**钻石。这颗**天然双晶钻石晶体的晶面和棱角都为圆滑状，也来自钻石次生矿。

图1-4 由两个八面体构成的天然双晶钻石晶体

（刘严摄影/刘严收藏）

图1-5 由两个立方体构成的天然穿插双晶

（刘严摄影/刘严收藏）

　　1、黑曜石是一种常见的黑色宝石、火山晶体，又称“龙晶、十胜石”，是一种自然形成的二氧化硅，通常呈黑色。黑曜石自古以来一直被当做辟邪物、护身符使用。黑曜石是佛教制作佛珠和工艺品的宝石之一，在中国传统民俗中，通常采用黑曜石结合貔貅制成各种饰物和摆件用于佩戴以及安置家中用于招财辟邪和镇宅。如今大部分的黑曜石珠宝产自中美和北美地区，墨西哥的国石即为黑曜石。黑曜石是佛教制作佛珠和工艺品的宝石之一，在中国传统民俗中，通常采用黑曜石结合貔貅制成各种饰物和摆件用于佩戴以及安置家中用于招财辟邪和镇宅，目前以开光貔貅的效果较为明细。如今大部分的黑曜石珠宝产自中美和北美地区，墨西哥的国石即为黑曜石。

　　2、按颜色分类：

　　黑曜石的颜色非常多，常见有如下几种：

　　紫色黑曜石：黑曜石颜色种类里面最多的，占总颜色比率的30%；

　　绿色黑曜石：占黑曜石颜色比率里面的25%；

　　蓝色黑曜石：占颜色比率的12%算是比较稀有的；

　　红色黑曜石：占颜色比率的33%；

　　深蓝色黑曜石：占颜色比率的42%；

　　天蓝色黑曜石：占颜色比率的053%算是比较稀有的；

　　金色黑曜石：占颜色比率的007%算是比较稀有的；

　　沙金色黑曜石：占颜色比率的13%；

　　黑曜石里面的颜色低于1%的，基本算是稀有的黑曜石品种。

　　3、鉴定方法

　　1、普通无彩虹眼黑曜石，即在强光下对着光看珠子仍然是黑色，而无

　　其它任何反光，如果是挂件透过光，光线呈偏墨绿一点

　　此类黑曜石产量最大，但市场价值最为低，一般拿来做大雕刻件为多。市场上很少此类假货，但也有不良商家以染色玻璃充当（最常见的为此类小貔貅挂件，零售价格为几块到十几块一对）以及以低劣黑石充当（一般为大雕刻件，其特征为在光下能看到很多灰白点/斑/带），此两类假货对非行家来说分辨难度非常大，可以用强光照射透光看是否偏绿。

　　2、彩虹眼(光)黑曜石，即对着强光看的话能看到绿色/紫色/**的反光。

　　此类黑曜石为质量比较好的。彩虹眼是相对于黑曜石圆珠来说的，如手链或一些小件如黑曜石葫芦，彩虹眼为同心圆状的：彩虹光是相对黑曜石雕刻件来说的，其显现出的不是圆装而是一片，如貔貅雕刻挂件等：彩虹眼如是双彩虹眼(即在珠子的两对面各一个)全圆且大，光芒闪耀为上好，如为月牙状则次之；彩虹光的话那反光一定要闪才能称得上好，如不闪那只能是一般质量的彩虹光。另市场上现有很多卖家炒作全绿/全紫眼，其价格是普通双彩虹眼的几倍。其实全绿/全紫彩虹眼并不能证明它的质量就比一般双彩虹眼的强，如果非要给个理由，那可能只能是全绿/紫眼的比较好看或比较难匹配。

1、晶体形态

1）钻石是一种经过底层高温、挤压千万年的变化而成的矿物结晶体，钻石原石的晶体形态呈现出来的是八面体还有菱形状的十二面体，它的硬度非常，用宝石也不能出现划痕。

2）天然水晶在形成过程中，往往受环境影响总含有一些杂质，对着太阳观察时，可以看到淡淡的均匀细小的横纹或柳絮状物质。天然形成的水晶，晶体完整。造型美观，透明度（晶体好）的为精品。

2、呵气的方法

1）真正钻石的导热、传热性能非常好，可以将钻石放置于嘴边，哈上几口热气，如果是真钻石的话，热气很快速地就会消失不见，只要仔细观察观察就能鉴别了。

2）即使在炎热夏季的三伏天，用舌头舔天然水晶表面，也有冷而凉爽的感觉。

3、光线测定法

1）真钻石的单折光性好，在光线下会发现光芒四射的迷人色彩，将钻石置于手心，真钻石是不能透过看到掌纹的。

2）天然水晶原石竖放在太阳光下，无论从哪个角度看它，都能放出美丽的光彩。

4、使用热导仪测量

1）真钻石用使用热导仪测量会发出低沉的鸣声，这是鉴别钻石最可靠的方法之一。

2）将热导仪调节到绿色4格测试宝石，天然水晶能上升至**2格。

5、硬度

1）钻石在天然矿物中的硬度最高，其脆性也相当高，用力碰撞就会碎裂。

2）天然水晶硬度大，用碎石在饰品上轻轻划一下，不会留痕迹。