|
鑽石
鑽石，是經過琢磨的金剛石。
金剛石是無色正八面體晶體，由碳原子以四價鍵鏈接，
為目前已知自然存在最硬物質。
化學性質
鑽石的正八面體晶體結構在金剛石晶體中，
碳原子按四面體成鍵方式互相連接，
組成無限的三維骨架，是典型的原子晶體。
每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外4個碳原子
形成共價鍵，構成正四面體。
由於金剛石中的C-C鍵很強，所以所有的價電子
都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子，
所以金剛石硬度非常大，熔點在華氏6900度，
金剛石在純氧中燃點為720∼800℃，
在空氣中為850∼1000℃，在真空下2000∼3000℃，而且不導電。
在工業上金剛石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造首飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。
觀賞用途
金剛石由於折射率高，在燈光下顯得閃閃生輝，稱作鑽石。
巨型的美鑽可以價值連城。而滲有深顏色的鑽石的價錢更高。
當鑽石帶有藍、綠或粉紅色屬十分罕有，而顏色深而鮮豔則價錢很高；
目前最昂貴的有色鑽石，要數帶有濃豔紅色的鑽石。
鑽石分為一型和二型兩種，這主要是根據它是否含有N元素：一型含；二型不含。
而藍色的鑽石是二B型的，是半導體。
人工鑽石
人工鑽石試圖利用複製高溫高壓的環境施加於晶種上，人工製造鑽石的生長現象。
近年由於鑽石的高導電性，人工鑽石也望成為取代矽成為半導體材料大幅加快電子產品性能，
許多公司也在研發「鑽石電腦」的概念；甚至有人喊出矽穀將改名為鑽石穀，
日本電報電話公司（NTT）2003年就宣佈已經開發出一種工作頻率為81GHz
執行速度高於先前元件速度兩倍的鑽石半導體（diamond
semiconductor）元件。
NTT稱這項進展顯示著首次能夠放大30GHz~300GHz頻段的mm波，強化數位電視廣播的能力。
20世紀的科技以往只能製造極小的鑽石顆粒，附加於沙輪和切割刀上做工業用途，沒有珠寶價值，
化學氣象沉澱法發明後有出現較大顆粒鑽石但是多半有雜色澤和雜質，尺寸也還是相對小。
但是毛河光等人公開發表CVD鑽石的研究申請專利後，全世界有百家實驗室一窩蜂投入這種CVD(Chem-icalVaporDeposition化學氣象沉澱)鑽石研發，但因無法突破鑽石生長的速度後來紛紛退出，毛河光的實驗室則是耗費百萬美元不斷實驗，
終於2005年發表發現了人工鑽石迅速長大的秘方，生產出10克拉純潔鑽石一舉轟動鑽石業界，
從此毛河光只表示與多家珠寶廠商洽談量產應用中，從此深居簡出也沒有再發表過鑽石相關論文、
也沒有後續生產應用的公開消息，成為學術界一大謎團。
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%91%BD%E7%9F%B3
金剛石
三維結構金剛石俗稱“金剛鑽”。
也就是我們常說的鑽石，它是一種由純碳組成的礦物。
金剛石是自然界中最堅硬的物質，因此也就具有了許多重要
的工業用途，如精細研磨材料、高硬切割工具、各類鑽頭、
拉絲模。
金剛石有各種顏色，從無色到黑色都有。
它們可以是透明的，也可以是半透明或不透明。
多數金剛石大多帶些黃色。金剛石的折射率非常高，
色散性能也很強，
這就是金剛石為什麼會反射出五彩繽紛閃光的原因。
金剛石在X射線照射下會發出藍綠色螢光。
金剛石僅產出於金伯利岩筒中。
金伯利岩是金剛石它們的原生地岩石，其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運過去的。
金剛石一般為粒狀。如果將金剛石加熱到1000℃時，
它會緩慢地變成石墨。
上個世紀50年代，美國以石墨為原料，在高溫高壓下成功製造出人造金剛石。
人造金剛石已經廣泛用於生產和生活中，只是造出大顆粒的金剛石還很困難。
金剛石金剛石化學式為C，晶體形態多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形，沒有雜質時，無色透明，
與氧反應時，也會生成二氧化碳，與石墨同屬於碳的單質。
金剛石晶體的鍵角為109°28′，是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導、半導體及透遠等優異的物理性能，
素有“硬度之王”和寶石之王的美稱，金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒。
習慣上人們常將加工過的稱為鑽石，而未加工過的稱為金剛石。
在我國，金剛石之名最早見於佛家經書中。
鑽石是自然界中最硬物質，最佳顏色為無色，但也有特殊色，如藍色、紫色、金黃色等。
這些顏色的鑽石稀有，是鑽石中的珍品。金剛石的產量十分稀少，通常成品鑽是採礦量的十億分之一，
因而價格十分昂貴。經過琢磨後的鑽石一般有圓形、長方形、方形、橢圓形、心形、梨形、欖尖形等。
歷史
美麗的東西必難求，就像鑽石總是與毒蛇共生一樣。
聽聽古羅馬的著名哲學家普林尼（Pliny）給您帶來的鑽石之穀的故事。
相傳西元前350年，馬其頓國王亞歷山大（Alexandera）東征印度，在一個深坑中發現有鑽石，
但深坑內有許多毒蛇守護著，這些毒蛇可以在數丈遠的地方就使人斃命。
亞歷山大命令士兵用鏡子折光（聚光），將毒蛇燒死，然後把羊肉扔進坑內，坑中的鑽石就粘在羊肉上面，
羊肉引來了禿鷹，禿鷹連羊肉帶鑽石吃進腹內飛走後，士兵跟蹤追殺禿鷹得到了鑽石。
從此傳說毒蛇是金剛石的守護神。
毒蛇真是上帝派來守護金剛石的嗎？
與蛇共舞，其實靠的還是金剛石的獨特魅力，
這就是金剛石特有的螢光現象。
金剛石受X光或者紫外線的照射後會發光，特別是在黑暗的地方或夜裏會發出藍、青、綠、黃等顏色的螢光。
我國古時候稱有這種特性的金剛石為“夜明珠”。
印度木夫梯裏附近深谷中的金剛石，白天受到太陽紫外線照射後，夜裏會發出淡青色的螢光。
這些螢光吸引了許多有趨光性的昆蟲飛來，昆蟲又引來大量的青蛙，青蛙又招來許多毒蛇。
環環相扣，這就是有金剛石的深谷中多毒蛇的原因！
直到19世紀中葉，人們還把金剛石視為一種神奇的石頭。
在已知的全部大約4200種礦物中，金剛石為什麼會最堅硬？
金剛石是在何地、如何產生出來的？所有這些，當時的人們還都全然不知。
產地
如前面所介紹的，伯納特兄弟于1870年發現了金伯利金剛石礦。
正是這一發現，使人們知道了在哪種岩石中有可能含有金剛石。
原來，那是一種在遠古時代的岩漿冷卻以後所形成的火山岩。
接著，研究者又發現，在這種火山岩中除了金剛石，還含有被稱為石榴石和橄欖石的兩種礦物。
因此，在那些出產石榴石和橄欖石的地點，找到金剛石礦的可能性就比較大。
於是，石榴石和橄欖石就成為尋找金剛石的“指示礦物”。
根據指示礦物來尋找金剛石礦的方法、並不是在哪一天突然發現的。
上世紀70年代，美國史密森研究所的地球化學家約翰·賈尼在仔細研究了石榴石和金剛石之間的關係後.
發表了他的研究結果。但是，在那之前，即上世紀50年代，
德比爾斯公司的地質人員早就在根據指示礦物在世界各地尋找金剛石礦了。
目前在世界各地都發現了金剛石礦。其中，澳大利亞、剛果、俄羅斯、博茨瓦納和南非是著名的五大金剛石產地。
美國麻塞諸塞大學的地球物理學家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金剛石的熔岩的年代，
結果發現，這些含有金剛石的熔岩至少是在過去7個不同的時期在各地噴出的岩漿所形成的，
其中最古老的熔岩則是在大約10億年前形成的。
在這7個岩漿噴發時期中，以在非洲各地和巴西等地區於1.2億年前至8000萬年前噴出的岩漿中.
所含有的金剛石為最多。那時正值恐龍時代極盛期的中生代白堊紀。
含有金剛石的熔岩，最晚的，是在2200萬年以前噴出的岩漿形成的。
至於在那以後形成的熔岩中是否含有金剛石，則還無法肯定。
金剛石的性質
金剛石的硬度
摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。
金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。
把任何兩種不同的礦物互相刻劃，兩者中必定會有一種受到損傷。
有一種礦物，能夠劃傷其他一切礦物，卻沒有一種礦物能夠劃傷它，這就是金剛石。
金剛石為什麼會有如此大的硬度呢？
直到18世紀後半葉，科學家才搞清楚了構成金剛石的“材料”。
早在西元1世紀的文獻中就有了關於金剛石的記載，然而在其後的1600多年中，人們始終不知道金剛石的成分是什麼？
直到18世紀的70至90年代，才有法國化學家拉瓦錫(1743∼1794)等人進行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗，
結果發現得到的是二氧化碳氣體，即一種由氧和碳結合在一起的物質。這裏的碳就來源於金剛石。
終於，這些實驗證明了組成金剛石的材料是碳。
知道了金剛石的成分是碳，仍然不能解釋金剛石為什麼有那樣大的硬度？
例如：製造鉛筆芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦物？
金剛石和石墨這兩種礦物為什麼會如此不同？
這個問題，是在1913年才由英國的物理學家威廉·布拉格和他的兒子做出回答。
布拉格父子用X射線觀察金剛石，研究金剛石晶體內原子的排列方式。
他們發現，在金剛石晶體內部，每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結合，形成一種緻密的三維結構。
這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結構。
而且，這種緻密的結構，使得金剛石的密度為每立方釐米約3.5克，大約是石墨密度的1.5倍。
正是這種緻密的結構，使得金剛石具有最大的硬度。換句話說：金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物。
 金剛石的光學性質
(1)
光學鑒定之亮度：
金剛石因為具有極高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的範圍寬，
光容易發生全反射，反射光量大，從而產生很高的亮度。
(2)
閃爍：
金剛石的閃爍就是閃光，即當金剛石或者光源、
觀察者相對移動時其表面對於白光的反射和閃光。
無色透明、結晶良好的八面體或者曲面體聚形鑽石，
即使不加切磨也可展露良好的閃爍光。
(3)
色散或出火：
金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣，能把通過折射、
反射和全反射進入晶體內部的白光,分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光。
(4)
光澤：
金剛石出類拔萃般堅硬的、平整光亮的晶面或解理面對于白光的反射作用特別強烈，
而這種非常特徵的反光作用就叫作金剛光澤。
金剛石和石墨區別
石墨和金剛石都屬於碳單質，他們的化學性質完全相同，但金剛石和石墨不是同種物質，
它們是由相同元素構成的同素異型體.
所不同的是物理結構特徵。
二者的化學式都是c
石墨原子間構成正六邊形是平面結構呈片狀；金剛石原子間是立體的正四面體結構。
人造金剛石
美國通用電器公司的研究和開發中心、合成了單位體積內原子密度超過現有任何固體物抽的人造金剛石，
其硬度超過了天然金剛石，堪稱世界上最硬的材料。
與天然金剛石含有百分之九十九的碳13同位素。
據科學家觀察，隨著碳13同位素密集程度的增加，原子間的距離會略微縮小，
促使人造金剛石的硬度超過原子排列略顯鬆散的天然金剛石。
在合成人造金剛石的過程中，科學家們首先通過化學蒸發過程：
將富含碳13同位素的甲烷氣體中的碳元素沉澱成金剛石小碎塊，
然後再使用非常高的壓力把這些小碎塊分解，
並再結晶成重量最高達3克拉的塊狀金剛石。
（資料來源：參考
互動百科－金剛石） |
