⑴ 鑽石 化學成份
鑽石是一種由碳元素組成的礦物,是碳元素的同素異形體。
鑽石和石墨都屬於碳單質,二者的化學式都是C,在礦物化學組成中,總含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素,並常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等雜質元素,以及碳水化合物。
鑽石和石墨的化學性質完全相同,但鑽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。
(1)鑽石的晶體叫什麼擴展閱讀
鑽石的化學性質
鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體,是指經過琢磨的金剛石。金剛石是無色正八面體晶體,其成分為純碳,由碳原子以四價鍵鏈接,為目前已知自然存在最硬物質。
由於金剛石中的C-C鍵很強,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℃,而且不導電。
鑽石礦物晶體構造屬等軸晶系同極鍵四面體型構造。碳原子位於四面體的角頂及中心,具有高度的對稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連結,距離為154pm。常見晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。
⑵ 鑽石屬於什麼晶族
鑽石屬於高級晶族中的等軸晶系,具立方面心格子。組成成分為碳,他的同質多象變體為石墨,屬六方晶系。
鑽石常呈單晶,常見八面體、菱形十二面體和立方體,有時也呈聚形,部分黑色金剛石為多晶集合體。
所以鑽石的確是晶體,只是比起其他晶體來,它更容易歪晶,並且晶體形態更復雜一點罷了。
⑶ 鑽石是什麼
鑽石是指經過琢磨的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鑽石的原石。簡單地講,鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體。鑽石美麗、稀有,是愛情和忠貞的象徵,代表永恆不破的愛情。
鑽石的化學成分是碳,這在寶石中是唯一由單一元素組成的,屬等軸晶系。常含有0.05%-0.2%的雜質元素,其中最重要的是N和B,他們的存在關繫到鑽石的類型和性質。晶體形態多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形。純凈的鑽石無色透明,由於微量元素的混入而呈現不同顏色。強金剛光澤。折光率2.417,色散中等,為0.044。均質體。熱導率為0.35卡/厘米/秒/度。用熱導儀測試,反應最為靈敏。硬度為10,是目前已知最硬的礦物,絕對硬度是石英的1000倍,剛玉的150倍,怕重擊,重擊後會順其解理破碎。一組解理完全。密度3.52克/立方厘米。鑽石具有發光性,日光照射後 ,夜晚能發出淡青色磷光。X射線照射,發出天藍色熒光。鑽石的化學性質很穩定,在常溫下不容易溶於酸和鹼,酸鹼不會對其產生作用。
2017年5月16日,蘇富比拍賣行在瑞士日內瓦舉行春季珠寶拍賣會,一對彩色梨形鑽石耳墜以大約5740萬美元、約合3.95億元人民幣的總價,創下拍賣史上的新紀錄。這對梨形耳墜產自南非,除顏色不同,外形幾乎一模一樣,分別重約16克拉。其中,深粉色鑽石名為「阿泰米斯」,拍出1550萬美元(1.067億元人民幣),另一顆鑽石為深湖藍色,名叫「阿波羅」,由於顏色比粉鑽更罕見,價格是粉鑽的兩倍多。
2018年1月,在非洲國家賴索托的礦區中,挖掘出一顆重達910克拉D色澤IIa型的鑽石,相當於2顆高爾夫球大小,名列鑽石史上第5大。
⑷ 鑽石的基本性質
鑽石的礦物名稱為金剛石,英文名稱為Diamond,源自希臘語「adamant」,意思是「堅不可摧」。
鑽石與紅寶石、藍寶石和祖母綠一起並稱為四大珍貴寶石。目前鑽石已成為結婚的信物,並被譽為四月的生辰石,象徵堅韌、永恆和純潔無瑕。
一、鑽石的化學成分和分類
1.化學成分
鑽石是具有立方結構的碳。主要成分是C,其質量分數可達99.95%,次要成分有N、B、H等。其他微量元素還有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。
2.分類
鑽石的分類最早由Robertson、Fox和Martin等三人根據鑽石在紅外區吸收帶和對紫外光透射的差異提出,他們認為Ⅰ型鑽石能透過400~300nm的紫外光並在紅外區顯示與氮有關的吸收帶,而Ⅱ型鑽石可透過低至220nm的紫外光並在紅外區無明顯的吸收帶。
1959年美國的Kaiser和Bond發現Ⅰ型和Ⅱ型鑽石的差異與雜質氮有關,後來人們又發現在含氮的鑽石中氮的最常見的存在形式不只一種,氮以單個氮原子分散在鑽石中,稱為C心、以原子對集合體出現,稱為A心、3個氮形成的原子團稱為N3中心,而多於4個原子的原子團則稱為B集合體(B心),也可為一些較大的有幾個原子厚的扁平層偏片晶氮存在,稱為D心。鑽石的分類是按照是否含氮和硼及氮的聚型類型劃分如下(表14-1-1)。
表14-1-1 鑽石的分類
天然鑽石中Ⅰa型鑽石約佔98%以上,Ⅱa型佔1%左右,Ⅰb型和Ⅱb型很少,人工合成鑽石中以Ⅰb型為主,少量為Ⅰb和Ⅰa型混合型。
二、鑽石的結構與形態
1.晶體結構
鑽石屬等軸晶系,
圖14-1-2b 鑽石晶體不同聚形示意圖
大多數彩鑽顏色發暗,強至中等飽和度、顏色艷麗的彩鑽極為罕見。彩鑽是由於少量雜質 N、B和H原子進入鑽石的晶體結構之中,形成各種色心而產生的顏色。另一種原因是晶體塑性變形而產生位錯、缺陷,對某些光能的吸收而使鑽石呈現顏色。
(1)黃至棕黃色鑽石的顏色是由於N原子代替C原子而產生的。理想的鑽石晶體是禁帶很寬的半導體,寬的禁帶避免了可見光范圍內的一切可能吸收,因此理想的鑽石是無色的。當N原子代替部分C原子時,由於氮外層有5個電子,代替碳原子後多餘一個電子,這電子在禁帶中形成一個新的能級,相當於減少了禁帶寬度,從而使得晶體能吸收可見光范圍內的光能而呈現顏色。N原子代替C原子有不同的形式,一種情況是孤立的N原子代替C原子,它對能量高於2.2eV(波長小於560nm)的入射光有明顯的吸收,使鑽石呈現一系列黃色、褐色、棕色,其顏色很鮮艷濃郁,Ⅰb型鑽石的顏色往往由該種色心引起;另一種情況是金剛石內N原子可移動聚合在一起形成多個N原子集合體,這種集合體對400~425nm光有明顯的吸收作用,同時對477.2nm有弱吸收,由於人們對477.2nm吸收反應靈敏,477.2nm藍光被吸收後,鑽石呈現黃色。
(2)藍色鑽石:從晶體完美程度來講,藍色鑽石是最好的,也是極罕見的。它不含N卻含有微量B(wB<1%),屬Ⅱb型鑽石。正是這些B使鑽石呈現美麗的藍色。少數含H雜質的鑽石也呈藍色。
(3)粉紅色鑽石和褐色鑽石:這兩種彩鑽都是由於鑽石在高溫和各向異性壓力的作用下發生晶格變形而產生的顏色,相比之下粉紅色鑽石罕見得多,因而極其昂貴。這種晶體缺陷在極端情況下可形成紫紅色鑽石。
(4)綠色鑽石:綠色和藍綠色鑽石通常是由於長期天然輻射作用而形成的。當輻射線的能量高於晶體的閾值時,碳原子被打入間隙位置,形成一系列空位-間隙原子對,使鑽石的電子結構發生變化,從而產生一系列新的吸收,使鑽石著色。若輻照時間足夠長或輻照劑量足夠大,可使鑽石變成深綠色甚至黑色。輻射造成的晶格損傷有時還可形成藍色鑽石和黃褐色鑽石。
2.光澤
鑽石具有特徵的金剛光澤,金剛光澤是自然界透明礦物最強的光澤。但鑽石的光澤有時會因表面不平而顯得暗淡。
3.透明度
鑽石的透明度為透明-不透明。純凈的鑽石應該是無色透明的,但由於地質條件的復雜性,常有雜質元素進入鑽石的晶格或以包裹體的形式存在於鑽石中,使鑽石的透明度受到一定的影響。
4.光性
鑽石屬等軸晶系,為均質體,在正交偏光下全消光,但有些鑽石由於內部應變或內部含有包裹體,偶見異常消光。
5.折射率
鑽石為單折射寶石,在鈉光(589.3nm)中折射率為2.417,超過了常規折射儀的測試范圍,是透明礦物中折射率最大的。
6.色散
鑽石的色散強,色散值為0.044,比天然無色透明寶石的色散都高,所以我們在切割標準的鑽石表面能看到漂亮的「火彩」。
7.發光性
(1)紫外熒光:鑽石在紫外燈下的熒光可有不同的反應,有些鑽石發光很強,有些則不發光。鑽石在長短波紫外光下可呈現從無至強的藍色、黃色、橙黃色、粉色等熒光,通常長波較短波的熒光強。
(2)X射線熒光:鑽石在X射線下一般呈現藍白色的熒光,且穩定性好,在鑽石開采中可根據鑽石X射線下的熒光特性,將其他礫石分選出去。
(3)陰極發光:陰極發光可揭示鑽石的內部生長結構,鑽石在陰極發光儀的電子束照射下,絕大多數鑽石會發出陰極熒光,主要呈現藍色、橙紅色和黃綠色,天然鑽石和合成鑽石的生長條件不同,表現出的生長結構也不同,目前陰極發光技術已成為鑒別鑽石是天然的還是合成的主要手段之一。
8.吸收光譜
無色—淺黃色的鑽石,在紫色區415.5nm處有一吸收譜帶;其他顏色的鑽石的吸收線位於453nm,466nm和478nm處;褐—綠色鑽石,在綠區504nm處有一條吸收窄帶,有的鑽石可能同時具有415nm和504nm處的兩條吸收帶。輻照改色的黃色鑽石可能在498nm,504nm和592nm處有吸收帶。
四、鑽石的力學性質
1.解理
鑽石有四組八面體{111}方向的中等解理,{110}、{221}的不完全解理。圖14-1-3為鑽石{111}方向解理示意圖。
圖14-1-3 鑽石{111}方向解理示意圖
2.硬度
鑽石的摩氏硬度為10,是自然界最硬的礦物,鑽石的硬度具有各向異性的特徵,不同方向硬度不同,其八面體晶面的硬度大於立方體晶面的硬度,因此在鑽石加工中可用鑽石研磨鑽石。
鑽石具有很強的抗磨性能,摩擦系數小,其抗磨能力是剛玉的90倍。這種特性使鑽石能高度拋光,並使每個小面邊棱銳利、挺直。但值得注意的是,鑽石雖硬,但常顯脆性,在外力沖擊作用下很容易破碎。
3.密度
鑽石的密度為3.52(±0.01)g/cm3,因鑽石成分單一,並且純度較高,所以鑽石的密度相對很穩定。
五、鑽石的內含物
鑽石的內含物主要有淺色至深色礦物包體、雲狀物、點狀包體、羽狀紋和生長紋。礦物包裹體主要是鑽石、橄欖石、輝石、石榴子石、鋯石、剛玉、黑色石墨、暗色的赤鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦、硫化物等。雲狀物由雲霧狀白色或灰色包體組成,羽狀體則包括開放式裂隙和隱蔽式裂隙兩種裂隙類型。此外,鑽石中還可見生長紋和解理等特徵。
六、鑽石的電學性質和熱學性質
1.電學性質
Ⅰ型和Ⅱa型鑽石是絕緣體,室溫下電阻率為1014~1015Ω·cm。通常情況下,Ⅱb型鑽石因含硼而電阻率降低,為25~108Ω·cm,為P型半導體,鑽石半導體的電阻值隨溫度變化特別靈敏,甚至連很微小的變化(0.0024℃±)都能在瞬間被記錄下來,這一特點被廣泛應用於真空儀器和精密測溫的儀器中。
2.熱學性質
(1)導熱性:鑽石具有很高的導熱率,且導熱率與含氮量有關。若300°K下其導熱率為銅的3倍,則其含氮量<300×10-6。Ⅰa型鑽石的含氮量多高於此值,故不宜作散熱元件。Ⅰb和Ⅱ型鑽石含氮量低,均具有很高的導熱率,適於作散熱元件。其中Ⅱa型鑽石的導熱率最好,約比銅高6倍,在190℃則升至30倍左右。
根據鑽石的高導熱率,寶石鑒定中可用鑽石筆(熱導儀)鑒定鑽石和其仿製品;若簡單地對著樣品哈氣,如果是鑽石,則表面上的那層霧氣比仿製品要消失得快,這是因為鑽石傳熱快,鑽石提供的熱量讓水膜迅速蒸發的緣故。
(2)熱膨脹性:鑽石的熱膨脹性非常低,溫度的突然變化對鑽石的影響很小,但若鑽石中有裂隙或含有熱膨脹性大於鑽石的包裹體時,溫度的突變可能使鑽石發生破裂。
(3)可燃性:高溫下鑽石可燃,燃點在空氣中為850~1000℃,鑽石在氧中加熱到650℃時,即緩慢燃燒而變為氣體二氧化碳。燃點和鑽石與空氣的接觸面及增溫率有關,一般小顆粒鑽石比大顆粒鑽石易燃。激光打孔就是利用該原理在很小區域內提供集中的熱量,使空氣中的氧將鑽石中的暗色物質燒掉。在絕氧並加壓的真空條件下,鑽石加熱到1800℃,可轉變成石墨。
3.其他性質
(1)表面性質:鑽石表面具有親油性和疏水性。由於鑽石由非極性的碳原子組成,對水的H+和(OH)-不產生吸附作用,即水對鑽石不產生極化作用,故鑽石具有疏水性。
(2)化學穩定性:鑽石對任何酸都是穩定的,甚至在高溫下,酸對鑽石也不顯示任何作用,但在含氧鹽類和金屬熔體中,鑽石很容易受侵蝕。
⑸ 鑽石與碳化硅均為晶體,兩者分別屬於什麼晶系晶體。
鑽石為立方晶系;
碳化硅比較復雜,至少有70種結晶型態。
α-碳化硅為最常見,在高於2000
°C高溫下形成,具有六方晶系結晶構造(似纖鋅礦)。
β-碳化硅,立方晶系結構,與鑽石相似,則在低於2000
°C生成。
⑹ 鑽石的成分是什麼
金剛石現在的主要用處卻不再是用來做寶石,由於它是人們已發現的一種最堅硬的物質,已被用來作為製作切割、鑽孔、研磨等工具的非常重要的工業材料。
鑽石的礦物名稱叫金剛石,人們一般稱經過琢磨的金剛石為鑽石。金剛石的化學成分是純碳,硬度為10,是自然界中最堅硬的物質,比重3.47至3.55,折光率2.42。為八面或十二面體的結晶。性脆、透明,不怕強酸強鹼的侵蝕。
金剛石的化學成分是純碳,石墨的化學成分也是純碳,金剛石堅硬無比,而石墨質地非常軟。這是因為石墨中的碳原子是成層排列的,原子間的結合力絕晌很小,金剛石中的碳原子則是交錯整齊地排列成立方體結構,每個碳原子都緊密地與其它4個碳原子直接連接,構成一個牢固的結晶體。要使碳原子形成這樣的結構,需要2千攝氏度高溫和5萬個大氣壓。人們現在已經能夠利用高溫高壓制御巧造出人造金剛石。
金剛石一般是無色的。經過琢磨的金剛石可以產生耀眼的光芒。一般認為1克拉以上的為大金剛石,100克鎮宏鍵拉以上的為特大金剛石。特大塊的金剛石極為罕見,目前世界上僅三十餘塊,其中最大的「庫利南」重3106克拉,是1905年在南非發現的(庫利南鑽石是世界上最大的金剛石,發現於1905年,產地為南非德蘭士瓦的普雷米爾礦山。發現此礦山的人姓庫利南,金剛石即此得名。庫利南鑽石無色,重3106克拉,約合621克。此鑽石被當地政府購買後作為禮物贈給當時的英王愛德華七世。後由著名的阿姆斯特丹公司切割成9塊大鑽石和96粒小鑽石,這些鑽石全部無瑕,其中最大的一顆取名非洲之星(也叫庫利南一號),重530.2克拉,被加工成梨形鑲在英國國王的令牌上,第二大的叫庫得南二號,重317克拉,鑲在英王王冠上)。
評價鑽石的標准稱為四C標准,即重量、顏色、潔凈和琢磨(這四個詞的英文第一個字母都是C)。其它條件相同,越重則越珍貴;鑽石因各種原因,常有顏色方面的不同,各國的分級標准也不統一。最常見的為白色、淡黃色,有些藍色、粉紅色、綠色、紫色等,被視為特殊色,由於稀有,成為鑽石中的珍品;多數鑽石中都有程度不同的瑕疵,如外面的擦痕、蹦碴、刻痕等,內部的裂痕、白花、黑點等。瑕疵自然是越少越好,瑕疵越靠近中間越不好;對金剛石的加工很有講究,標準的鑽石冠部角度應是34°30,亭部角度應是40°45,這樣才能充分利用鑽石的折光率,顯示出耀眼的光輝。
金剛石原生於金伯利岩中,除金剛石外,金伯利岩中還可含鎂鋁榴石和貴橄欖石。金伯利岩屬於岩漿型礦床,金剛石晶體不均勻地散布在金伯利岩的基質中,以小晶體為主,平均重量為百分之幾克拉到十分之幾克拉。實際選礦回收的是大小在0.5至1毫米以上的金剛石顆粒。最大的含金剛石的金伯利岩礦床位於赤道非洲和南部非洲。金伯利岩,又稱藍地。是一種深色的、重的、常常經過蝕變和角礫化的(破碎的)侵入岩,是已知的唯一在母岩中找到原生金剛石的岩石。
關於金剛石的成因有多種說法,最值得注意的是深部岩漿成因的概念。這種概念認為金剛石是早期岩漿礦物,因金伯利岩漿中壓力不斷增高而結晶出來的。
⑺ 鑽石化學結構是什麼
首先,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。由於鑽石中的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,所以鑽石不僅硬度大,熔點極高,而且不導電。
而鑽石是指經過琢磨的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鑽石的原石,常含有0.05%-0.2%的雜質元素,其中最重要的是N和B,他們的存在關繫到鑽石的類型和性質。晶體形態多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形。純凈的鑽石無色透明,由於微量元素的混入而呈現不同顏色。強金剛光澤。
不明白的話歡迎追問!
PS:結構化學上為Fd3m空間群,屬等軸晶系(F表示面心立方,學過結構化學沒?)
⑻ 鑽石是什麼東西
鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體,是指經過琢磨的鑽石。鑽石是無色正八面體晶體,其成分為純碳,由碳原子以四價鍵鏈接,為目前已知自然存在最硬物質。由於鑽石中的C-C鍵很強,所有的價電子都參與了共價鍵的形成,沒有自由電子,所以鑽石硬度非常大,熔點在華氏6900度,鑽石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850~1000℃,而且不導電。
伯納特兄弟於1870年發現了金伯利鑽石礦。正是檔拿這一發現,使人們知道了在哪種岩石中有可能含有鑽石。
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鑽石,還含有被稱為石榴石和橄欖石的兩種礦物。因此,在那行核搭些出產石榴石和橄欖石的地點,找到鑽石礦的可能性就相對大。於是,石榴石和橄欖石就成為尋找鑽石的「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鑽石之間的關系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根據指示礦物在世界各地尋找鑽石礦了。
(8)鑽石的晶體叫什麼擴展閱讀
鑽石有各種顏色,從無色到黑色都有,以無色的為特佳。它們可以是透明的,也可以是半透明或不透明。許多鑽石帶些黃色,這主要是由於鑽石中含有雜質。 鑽石的折射率非常高,色散性能也很強,這就是鑽石為什麼會反射出五彩繽紛閃光的原因。
鑽石在X射線照射下會發出藍綠色熒光。鑽石原生礦僅產出於金伯利岩筒或少數鉀鎂煌斑岩中。金伯利岩等是它們的母岩,其他地方的金剛石都是被河流、氏嘩冰川等搬運過去的。鑽石一般為粒狀。如果將鑽石加熱到1000℃時,它會緩慢地變成石墨。
⑼ 鑽石的晶體結構是什麼
鑽石是由碳(石墨)經過高溫高壓而使石墨中碳原子排列改變形成的一種由物理性質比較軟的物質轉變成目前自然界發現最硬的一種八面體結晶物質。
它的晶體結構為標準的六面體或者是八面體。