解读金刚石
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金刚石材料基本概念:金刚石就是我们常说的钻石(钻石是它的俗称),它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石的化学式 NC----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,N个C的聚合体.只能用它的结构式表示.代表材料:天然单晶金刚石,人造单晶金刚石,人造聚金刚石,CVD金刚石膜1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000,是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好,制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定,故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀;可用于加工隐形眼镜的曲面;可用于金刚石手术刀切割光导玻璃纤维;用于加工黄金、白金首饰的花纹;最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷,用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差,抗弯强度很低,仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差,温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外,它与铁的亲和力很强,一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料,市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造,其解理方向和尺寸变得可控和统一。
人造单晶金刚石刀具随着高温高压技术的发展,人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格,所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料,人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
金刚石分类一、金刚石的定义和特性金刚石是一种由碳元素构成的矿物,具有非常高的硬度和优异的热导性能。
它的硬度是其他自然物质中最高的,是所有黏结物品的主要成分之一。
金刚石具有良好的光学性质和化学稳定性,因此在许多领域都有广泛的应用。
金刚石的特性主要有以下几个方面:1.硬度:金刚石是大自然中最硬的物质之一,其硬度达到摩氏硬度10级。
这使得金刚石成为加工和切割材料的理想选择。
2.热导性:金刚石具有极高的热导率,是目前已知矿物中最好的导热材料之一。
这使得金刚石在高温高压条件下能够快速散热,适用于一些高温工艺和散热部件。
3.光学性质:金刚石具有很高的折射率和散射能力,能够在光学器件中起到重要的作用。
例如,金刚石可以用于制造激光束衍射光栅和光学窗口。
二、金刚石的分类方法根据金刚石的不同特性和用途,可以将其分类为以下几种类型:1. 天然金刚石和人造金刚石天然金刚石是在地壳中形成的,经过数百万年的压力和温度作用下,碳元素形成了金刚石的晶体结构。
而人造金刚石是通过高温高压或化学气相沉积等方法在实验室中合成的。
两者在化学结构和性质上基本相同,但天然金刚石的稀有度和价值要高于人造金刚石。
2. 工业金刚石和宝石级金刚石根据金刚石的不同用途,可以将其分为工业金刚石和宝石级金刚石。
工业金刚石主要用于加工和切割工具,例如砂轮、锯片和钻头等。
宝石级金刚石则经过精细加工,用于制作珠宝首饰。
3. 黑色金刚石和彩色金刚石根据金刚石的颜色,可以将其分为黑色金刚石和彩色金刚石。
黑色金刚石由于含有杂质或断裂而呈现出黑色或深灰色,大多用于工业领域。
彩色金刚石则具有多种颜色,包括黄色、蓝色、绿色和粉红色等,通常用于珠宝首饰。
4. 单晶金刚石和多晶金刚石金刚石的晶体结构可以是单晶或多晶。
单晶金刚石由一个完整的晶体构成,具有更高的硬度和更好的光学性质,适用于一些高精度和光学器件。
多晶金刚石由多个晶体颗粒组合而成,其物理性质较差,主要用于工业加工和研磨。
金刚石的特点和用途是什么金刚石是一种由碳元素组成的矿物,具有独特的物理和化学特性,使其在许多领域中有广泛的应用。
以下是金刚石的特点和用途的详细介绍。
一、金刚石的特点:1. 极高硬度:金刚石是地球上最硬的天然物质,莫氏硬度为10,远远超过其他矿物和材料。
这使得金刚石能够用于切割、粉碎、磨削等高强度和高效率的加工工艺。
2. 高热传导性:金刚石具有极高的热导率,几乎是铜的五倍。
这使得金刚石可以在高温环境下进行加工和使用,并具有优异的耐磨性和抗变形能力。
3. 优异的化学稳定性:金刚石在常温常压下几乎是不溶于任何常见的化学物质的。
这使得金刚石可以在各种化学腐蚀和腐蚀环境中使用,具有很高的耐久性和长寿命。
4. 宽光谱透过性:金刚石具有宽光谱透过性,能够透过整个可见光谱和大部分紫外光谱。
这使得金刚石可以应用于光学领域,如激光器、红外窗口和高能粒子探测器等。
二、金刚石的用途:1. 工具加工领域:由于金刚石具有极高的硬度和耐磨性,广泛应用于刀具、磨料和磨料工具的制造。
金刚石刀片、砂轮和磨料石可用于硬质材料的切割、磨削和抛光。
此外,金刚石钻头和刀具也广泛应用于钢、陶瓷、玻璃、复合材料等硬脆材料的切削、钻孔和加工。
2. 高能领域:金刚石在高能物理领域的应用十分广泛。
由于金刚石具有良好的辐射抗损伤性能和高热传导性,被用于制造高能粒子探测器、引爆装置、高强度光束传输系统等装置。
3. 光学领域:金刚石具有宽光谱透过性、高折射率和低散射率等优异的光学性能,广泛应用于光学镜片、激光器和光纤通信等领域。
金刚石窗口被用于高功率激光器和高压和高温实验装置中,以承受强大的光束和高温高压环境。
4. 电子领域:金刚石具有优异的电特性,如高电击穿场强、高载流子迁移率等,被广泛应用于半导体和电子器件的制造。
金刚石薄膜和金刚石晶体管被用于高功率和高频率电子器件,如功率电子器件、射频功率放大器和传感器等。
5. 医疗领域:金刚石在医疗领域的应用也日益增多。
为什么金刚石最坚硬金刚石是一种极硬的矿物,其物理特性和化学特性使其成为世界上最坚硬的物质之一。
金刚石坚硬的原因在于其晶格结构、化学成分和晶界的特性。
在本文中,我们将详细探讨金刚石之所以最坚硬的原因。
1. 金刚石的晶体结构金刚石是由纯碳元素构成的,其晶格结构十分稳定,由每个碳原子围成的正四面体构成。
这种晶格结构可以提供非常强大的化学键,使得金刚石变得极其稳定和坚硬。
与其它矿物相比,金刚石有一个非常紧密的晶体结构,这意味着它在受到压力时会更加难以变形或损坏。
2. 化学成分金刚石是由纯碳元素组成,每个碳原子都与其他四个碳原子形成共价键,在这种化学结构下,所有碳原子共享其电子。
这种化学结构非常紧凑和有序,使金刚石能够承受高度的沙冲击力和硬度。
3. 晶界的特性金刚石由许多细小的晶粒组成,这些晶粒之间存在晶界。
这些晶界是由残留的杂质或缺陷组成的,由于杂质或缺陷处占据了一小部分金刚石的地方,所以晶界的存在会使得晶体的体积变小,从而可以缓解晶体内部产生的应力。
此外,晶界也可以在金刚石受到外力作用时起到减少应力集聚的作用。
这些因素使得金刚石更加坚硬。
4. 硬度的测试硬度是衡量材料抵抗划痕的能力。
在硬度测试中,通常使用莫氏硬度,即一种以牙齿为原型的硬度测试方法。
在莫氏硬度测试中,矿物学家使用不同等级的矿物来划痕被测试物质的表面。
金刚石比所有其它矿物的硬度都高,是莫氏硬度等级中的最高级别,达到了10级。
总之,金刚石是由纯碳元素构成,具有非常紧密的晶格结构和化学结构。
晶界的特性也使得其具备了抗压、抗磨擦、抗切削等方面的优良表现,因此享有极高的硬度。
上述因素共同作用,使金刚石成为当今世界最坚硬的材料之一。
5. 金刚石在工业、科研和艺术领域的应用由于其非常硬的特性,金刚石在工业、科研和艺术领域都有广泛的应用。
在工业领域,金刚石被广泛应用于制造钻头、雕刻刀具、刨刀、磨料、磨料涂层等工业用品。
金刚石钻头的制造需要使用高温高压设备,采用“金刚石合成”技术。
高中金刚石知识点总结归纳金刚石是一种极为珍贵的矿物,不仅在工业上有广泛的应用,还具备一定的科学价值。
在高中化学学习中,我们也需要了解金刚石的一些基本知识。
本文将对高中金刚石的知识进行总结归纳,包括金刚石的组成、结构特点、物理性质以及其工业应用等方面。
一、金刚石的组成金刚石的化学式为C,即为纯碳元素的晶体形式。
金刚石由碳原子通过共价键连接而成,每个碳原子形成sp3杂化后,与其他四个碳原子进行紧密结合。
这种共价键的结构使金刚石具备了很高的硬度和热导率。
二、金刚石的结构特点金刚石的晶体结构为菱面体晶系,晶胞常数较大为3.57 Å。
金刚石的原子之间通过共价键紧密结合,并形成了类似于钻石形状的结构。
这使得金刚石具有坚硬的特性,成为自然界中最硬的材料之一。
三、金刚石的物理性质1. 硬度:金刚石是自然界中最硬的矿物,硬度达到10级,是硬度等级表中的最高级。
这也是金刚石被广泛应用于切割、打磨等工业领域的重要原因之一。
2. 密度:金刚石的密度大约为3.52 g/cm³,属于高密度物质。
3. 热导率:金刚石具有很高的热导率,使其能够快速传导热量,因此金刚石在制造高性能散热器等领域有广泛应用。
4. 折射率:金刚石的折射率较高,为2.42,因此透明度很好,可用于光学器件的制造。
四、金刚石的工业应用1. 制造工具:由于金刚石硬度高、耐磨性好,可以用于制造各种切割、磨削工具,如切割片、磨具等,在汽车、航空、建筑等行业具有重要作用。
2. 电子领域:金刚石具有优异的热导率和绝缘性能,在电子散热、电子封装等方面有广泛应用。
3. 光学器件:由于金刚石的折射率高,透明度好,成为制备激光器、光学窗口等领域的重要材料。
4. 化工行业:金刚石具有优异的化学稳定性,可用于制备化学试剂、催化剂等。
总结:金刚石作为一种极为重要的材料,在工业领域具有广泛的应用。
通过了解金刚石的组成、结构特点以及物理性质,我们能够更好地理解其在不同领域中的应用。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟金刚石的介绍于希腊文“Adamas”,意为坚硬无敌。
金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产,在国民经济中具有重要的作用。
金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石,质差粒细用于工业的称工业用金刚石。
宝石级金刚石,又称钻石,光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵,是世界公认的第一货品,其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。
达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石),以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。
Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。
Ⅱ型金刚石比较罕见,仅占金刚石总量的1%~2%。
Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等,多用于空间技术和尖端工业。
具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品,如重3106ct(Carat,克拉)世界著名的“库利南”钻石,即属此类。
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。
早在公元前3 世纪古印度就发现了金刚石。
自公元纪年起至今,钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富,1996 年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct,远不能满足宝石与工业消费的需要。
20 世纪60 年代以来,人工合成金刚石技术兴起,至90 年代日臻完善,人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石,其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上(在中国已达99%以上)。
金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。
世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。
中国发现金刚石约在200~300 年前,在明清朝之际(约17 世纪),湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。
金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。
迄今,在中国发现的重。
地球中珍贵的金刚石今年,我参观了**大学地质博物馆和**大学地质博物馆,博物馆里介绍了地球、植物、动物、矿石等知识,其中陈列的矿石颜色多彩、形状多样,非常漂亮。
我看到一个闪亮亮的透明矿石—金刚石,这是一个超级酷的矿石,下面我详细科普一下金刚石知识。
金刚石是个很神奇的矿石,它是由碳原子组成的,组成和我们平常用的铅笔芯是一样的。
金刚石是在地球深处,在高温高压的魔法变化下,逐渐变成坚硬无比的。
试想一下,我们把石墨粉放在一个神奇的机器里,它也能变成价值连城的钻石。
金刚石种类非常多。
按结构可以分立方结构和六方结构两种。
按形态可以分为圆粒金刚石、磁性圆粒金刚石、雹子状金刚石、硬圆粒金刚石和高硬圆粒金刚石等。
按用途可以分为树脂结合剂用和金属结合剂用两种。
按来源可以分为天然金刚石和人造金刚石。
天然金刚石是在自然界中形成的,而人造金刚石是通过人工方法合成的。
金刚石(加工后)金刚石(加工前)金刚石是地球上最硬的物质。
它的硬度是石英的1000倍,刚玉的150倍,所以金刚石可以切割其它物质。
另外,金刚石是无色透明的,如果混入杂质,就会呈现黄、蓝、绿、黑等各种颜色。
金刚石一般为八面体或菱形十二面体,有时也会形成聚形,美的让人惊叹。
金刚石的用途很广泛,可以用于切割、打磨及抛光等。
在建筑方面,金刚石是不可或缺的好帮手,一般用于切割石材、钻孔等。
在矿山、油田方面,金刚石用于钻头,是钻井的好材料。
陕北地区煤炭和石油较多,钻井用到大量的金刚石钻头,据资料介绍,我国金刚石钻头主要依靠进口。
日常生活中,我们看到的钻石也是金刚石的一种,是金刚石加工形成的宝石,非常的昂贵和漂亮。
金刚石钻头我国金刚石资源比较少,排名全球第十位,位于俄罗斯、非洲、澳大利亚和加拿大等国家之后。
我国辽宁、山东、湖南和江苏是金刚石主要分布地,山东临沂市是“中国金刚石之都”。
俄罗斯是金刚石资源最多的国家,约占全球50%,我国也从俄罗斯进口金刚石。
金刚石是地球馈赠给我们的礼物,我们要热爱地球,珍惜矿石。
高中金刚石知识点总结高中金刚石知识点总结:1. 原子结构:金刚石的原子结构是由碳原子构成的,每个碳原子与四个邻近碳原子形成共价键,构成一个三维的晶体结构。
这种结构使得金刚石具有非常高的硬度和稳定性。
2. 物理性质:金刚石的硬度非常高,是自然界中最坚硬的物质,也拥有很强的热导性和良好的光学性质。
金刚石的热导率是所有材料中最高的,这使金刚石被广泛应用于散热器和加热器中。
金刚石的光学性质也非常优良,它具有很高的折射率和色散性,因此在光学领域有着广泛的应用。
3. 形成条件:金刚石通常在地幔深处形成,需要非常高的温度和压力。
地幔中的碳物质在高温高压下形成金刚石结构,然后通过地壳的变动或者火山喷发将金刚石带到地表。
4. 用途:金刚石具有很多用途,它可以用于制造高速切削工具、磨具和磨料,也可以用于制造高性能的轴承和密封件。
除此之外,金刚石还被用于制造电子元件、医疗器械、化工设备等领域。
由于金刚石的硬度和热导性能非常优秀,因此在工业生产中有着广泛的应用。
5. 合成金刚石:除了自然形成的金刚石,科学家们还可以通过化学合成的方法制造金刚石。
合成金刚石的方法通常包括高温高压法、化学气相沉积法和高功率束流沉积法等。
通过这些合成方法,科学家们可以制备出大量高质量的金刚石,为金刚石应用领域的拓展提供了可能。
6. 晶体结构:金刚石的晶体结构具有很高的对称性和密度,其中每个碳原子都与其他四个碳原子构成稳定的共价键。
这种晶体结构使得金刚石表现出非常高的硬度和稳定性,因此被广泛应用于切削、磨削和雕刻等领域。
同时,金刚石的晶体结构也使得它具有很高的光学透明性和热导性,这些性质为金刚石在光学和电子领域的应用提供了可能。
7. 碳同素异形体:金刚石与石墨是碳元素的两种同素异形体,它们的晶体结构和物理性质存在巨大差异。
金刚石呈立方晶系,硬度极高,而石墨则是层状结构,硬度较低。
这种同素异形体的差异决定了它们在应用中所扮演的不同角色。
综上所述,金刚石是一种非常重要的材料,在工业生产和科学研究中都有着广泛的应用。
金刚石知识点金刚石,那可是一种超厉害的东西呢!金刚石啊,大家可能都听说过它超级硬。
硬到啥程度呢?就好比你拿世界上最坚固的钢铁去跟它比,那钢铁就像软绵绵的棉花糖一样。
你要是想在金刚石上划一道痕,那可太难了,就像你想用手指头在石头墙上抠出个洞来,简直是天方夜谭。
它的结构可有趣啦。
金刚石的原子们就像训练有素的士兵,排列得整整齐齐,规规矩矩的。
每个原子都紧紧地拉住周围的原子,这种紧密的团结让金刚石有了无与伦比的硬度。
这就像一个团结的大家庭,家里的每个人都紧紧相依,互相支持,这样的家庭力量可大了,不管遇到什么困难都能顶得住。
金刚石在生活中的用途也不少呢。
咱们常见的钻石首饰,那可就是金刚石的一种。
你看那些闪闪发光的钻石戒指、项链啥的,女孩子们可喜欢了。
为啥呢?因为它不仅漂亮,还代表着一种珍贵。
这就像天上最亮的星星被人摘下来做成了首饰一样,戴在身上感觉自己都变得特别耀眼了。
而且在工业上,金刚石也是个大功臣。
切割玻璃、加工坚硬的金属材料,没有金刚石可不行。
它就像一把超级锋利的刀,不管多硬的东西,在它面前都得乖乖听话。
要是没有金刚石,那些需要精密加工的工业制品可就难办了,就像没有了导航,汽车在复杂的道路上就会迷失方向一样。
不过啊,金刚石也不是随随便便就能得到的。
它的形成条件可苛刻了。
得在地下很深很深的地方,受到高温高压的作用,经过漫长的时间才能形成。
这就像一个人要想成为大师,得经过千锤百炼,还得花费大量的时间和精力一样。
它在地下默默地承受着巨大的压力,慢慢成长,最后才变成我们看到的这么珍贵的东西。
金刚石还有一个特性,就是它的透明度很高。
那纯净的金刚石就像清澈的水一样透明,光线在里面自由穿梭,折射出五彩斑斓的光芒。
这光芒就像彩虹被装进了一块小小的石头里,美得让人惊叹。
这也是它能成为宝石的一个重要原因呢。
要是把它比作人的话,那它就是那种心灵纯净又充满魅力的人,让人忍不住想要靠近。
你知道吗?金刚石虽然硬,但也不是完全无敌的。
解读金刚石金刚石,英文名称:diamond 定义:碳的同素异形体,是自然界中已知的最坚硬的物质,有天然和人造两类。
金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石,是一种由纯碳组成的矿物。
碳可以在高温、高压下形成金刚石。
金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,为N个C的聚合体。
只能用它的元素符号加注释来表示[C(金刚石)]。
金刚石与石墨同属于碳的单质。
如果将金刚石加热到1000℃时,它会缓慢地变成石墨。
石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状。
金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华)。
石墨熔点高于金刚石。
从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。
石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。
同为共价键,键长越小,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。
石墨的分子晶体属性导致它的熔点高。
金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。
金刚石一般为粒状,有各种颜色,从无色到黑色都有,以无色的为特佳。
金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量,极纯净者无色,一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等;纯净者透明,含杂质的半透明或不透明。
金刚石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。
金刚石在阴极射线、X射线和紫外线下,会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光;在X射线照射下会发出蓝绿色荧光;在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光。
天然金刚石仅产出于金伯利岩筒中。
金伯利岩是它们的原生地岩石,其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。
天然金刚石的矿物化学组成中,总会含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素,并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素,以及碳水化合物。
金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。
碳原子位于四面体的角顶及中心,具有高度的对称性。
单位晶胞中碳原子间以同极键相连结,距离为 1.54?(10-10m)。
常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
金刚石的是刚玉的4倍,石英的8倍;金刚石摩氏硬度为10,新摩氏硬度为15;显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍;详细的绝对硬度如下:金刚石10000-2500,刚玉2500-2100,石英1550-1200;金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
金刚石矿物性脆,贝壳状或参差状断口,在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开,具有平行八面体的中等或完全解理,平行十二面体的不完全解理。
矿物质纯,密度一般为3.470-3.560kg/m3。
;呈金刚光泽,少数油脂或金属光泽。
高折射率,一般为2.40-2.48。
色散率为0.044。
热导率一般为136.16w/(m·k),其中Ⅱa型金刚石热导率极高,在液氮温度下为铜的25倍,并随温度的升高而急剧下降,如在室温时为铜的5倍;比热容随温度上升而增加,如在-106℃时为399.84J/(kg·k),107℃时为472.27J/(kg·k);热膨胀系数极小,随温度上升而增高,如在-38.8℃时为0,0℃时为5.6×10-7;在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850-1000℃,在绝氧下2000-3000℃转变为石墨。
金刚石化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,表面会稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。
金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。
金刚石用途非常广泛,例如工艺品、工业中的切割工具;再如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模;还被作为很多精密仪器的部件。
根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异,可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类,并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类。
Ⅰ型金刚石,特别是Ⅰa亚型,为常见的普通金刚石,约占天然金刚石总量的98%。
Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮,具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。
Ⅱ型金刚石极为罕见,含极少或几乎不含氮,具良好的导热性和曲面晶体的特点。
唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。
由于Ⅱ型金刚石的性能优异,因此多用于空间技术和尖端工业。
摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级。
钻石(金刚石)为最高级,即第10级;小刀其硬度约为5.5;铜币约为3.5至4;指甲约为2至3、玻璃硬度为6。
等级:1-滑石、2-石膏、3-方解石、4-萤石、5-磷灰石、6-正长石、7-石英、8-黄玉、9-刚玉、10-钻石。
把任何两种不同的矿物互相刻划,两者中必定会有一种受到损伤。
有一种矿物,能够划伤其他一切矿物,却没有哪一种矿物能够划伤它,那就是金刚石。
在金刚石晶体内部,每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合,形成一种致密的三维结构。
这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。
而且这种致密的结构,使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克,大约是石墨密度的1.5倍。
正是这种致密的结构,使得金刚石具有最大的硬度。
换句话说,金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。
金刚石具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能,素有“硬度之王”和宝石之王的美称。
金刚石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。
金刚石的闪烁就是闪光,即当金刚石或者光源、观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。
无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石,即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。
金刚石的色散方面,金刚石多样的晶面象三棱镜一样,能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。
金刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈,而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。
原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远。
金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。
已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩3种,其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。
金刚石一般蕴藏在一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩中,因此,在那些出产石榴石和橄榄石的地点,找到金刚石矿的可能性就相对大。
于是,石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。
人们最先是在河床、荒地的砂矿中发现钻石原石--金刚石的,后来才发现金刚石是产生在原生岩浆矿床中(原生矿),这些金刚石原生矿床是砂矿的母体。
原生矿床多数呈筒状的垂直矿体或陡立矿体,从地表向下可延伸很远,原生矿床平面呈椭园形或圆形,面积从几十至上千米不等。
原主矿床的金刚石均产生在一种称为金伯利岩的岩石中,金伯利岩是一种黑色或暗绿色的火山岩,主要成份是铁镁组分,含少量二氧比硅。
主要矿物是橄榄石,还有镁铝榴石、透辉石和方解石及少量其它矿物。
那么,金刚石是怎样形成在金伯利岩中的呢?地质工作者提出了许多假论。
一般认为,金刚石是地球极深处的溶浆在高压下结晶而成的,碳溶解于岩浆直到饱和,溶解在岩浆中的碳多少取决于岩浆的组成和温度,岩浆冷却时己经无法容纳早先那么多碳,于是碳逐渐从岩浆中析出,形成纯碳结晶体--金刚石。
这种岩浆就是金泊利岩浆,金刚石就是在这种岩浆发育早期结晶而成,金刚石有石墨化迹象,说明金刚石结晶形成温度将近1200℃。
金刚石结晶初期颗粒较小,随同金伯利岩溶浆一起向地表运动,从地下深处冲击地面往往引起爆炸,形成岩筒通道,压力降低,岩浆凝固,出口又封住,压力又升高,产生新的爆炸。
在这种循环地质运动中,金刚石逐渐生长。
最后在岩筒某个有利地段停留下来成为矿体。
总之,金刚石的生长与金伯利岩浆中碳的浓度大小、温度和压力条件密切相关。
南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同岁;而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿,榴辉岩型的钻石虽说年轻,也分别已有15.8亿年和9.9亿年了。
藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日,得有助于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处,或长途迁徒淀于河流沙土之中。
前者形成的是原生管状矿,后者形成的则为冲积矿。
这些矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获怪毛坯金刚石。
毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。
有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的;如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了。
如果人体服食了金刚石粉末后,金刚石粉末会粘在胃壁上,在长期的摩擦中,会让人得胃溃疡,不及时治疗会死于胃出血,是一种难以让人提防的慢性毒剂。
文艺复兴时期,用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。
金刚石粉末若涂在音响纸盆上,音箱音质会大为改善金刚石由于折射率高,在灯光下显得闪闪生辉,成为女士最爱的宝石。
巨型的美钻可以价值连城。
而掺有深颜色的钻石的价钱更高。
目前最昂贵的有色钻石,要数带有微蓝的水蓝钻石。
钻石分为一型和二型两种,这主要是根据它是否含有N元素:一型含N;二型不含N。
而蓝色的钻石是二B型的,是半导体。
据推测,组成地球的化学元素最多的是氧,依次是硅、铝和铁。
这4种元素占到了地球总质量的87%;若再加上钙、钠和钾3种元素,则总共占到了96%。
剩下的4%,才是包括碳在内的其他所有的元素。
此外,组成地球的元素,质量越大的元素越倾向于聚集在地球的中心。
碳是比较轻的元素,集中在地表附近,因而在地球深处基本上不会有碳。
地球自46亿年前诞生以来,内部存在的碳都是极其稀少的,因此,地球内部不会有很多形成金刚石的原材料。
通过同位素分析,在构成金刚石的材料中,至少有一部分是属于有机物遗留下来的碳。
这意味着,在几亿到几十亿年前沉积到海底的浮游生物(动物和植物)的遗骸,随着构造板块的运动,它们从沉积层被带到地球的内部,那里就有可能形成金刚石。
世界金刚石矿产资源并不丰富,1996年世界探明金刚石储量基础仅19亿ct,远不能满足宝石与工业消费的需要。