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钻石为什么纯净

发布时间: 2022-07-24 13:32:06

❶ 钻石的一般性质

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3.52g/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3.52,一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2.42。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0.044。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。

❷ 钻石是否为纯净物

钻石是研磨过的金刚石,金刚石是由碳构成的纯净物.当然现实中的天然金刚石都是含有杂质的.

❸ 钻石是怎么形成的钻石为什么昂贵

钻石是非常昂贵的宝石,属于天然矿物。钻石虽然昂贵,但并不意味着钻石稀有。

钻石99%都由碳元素组成,在地球高温、高压环境下就可以自然形成,携带有石墨等碳元素的陨石如果撞击地球,产生的高温和高压环境,也可以形成钻石。相比黄金,钻石的形成条件并不困难,因此地球上的钻石矿并不少,通过人工合成的方式,也可以制造出工业钻石。

钻石既然并不稀有,为何钻石的价格如此昂贵?这是因为钻石经过了完美的商业化,商业的炒作,让钻石拥有了异常高的身价。

总结:

钻石的形成,需要给予碳元素较大的压力和较高的温度。地球内部存在大量的碳元素,在距离地表160公里以下的位置,能够产生高温环境,就有几率产生钻石。

如果人类的开采能力继续提升,地壳深处必然会有更大的钻石矿,随着人类科技的提升,合成人工钻石,也是指日可待的事情。

钻石之所以昂贵,是由于钻石的开采难度较大,并且钻石商人对钻石的商业处理非常完美,从而导致钻石价格要比其他天然宝石的价格更高。虽然钻石的价格有很大“水分”,但克拉数较高的天然钻石,还是有一定的收藏价值的~

❹ 钻石的好处和寓意

一、钻石的8种美好寓意

1.兴旺发达的标志

钻石是顶级宝石,它标志着顶级事业、顶级成就。人们把拥有钻石作为事业成功的标志。成功人士大都青睐钻石。

南非之星钻石发现于1869年,原石重83.50克拉,是一个牧羊男孩在路上捡到的。它被陈列在南非国会大厦。南非大臣预言:“各位,这颗钻石将是未来南非的基石。”南非之星的发现,在南非掀起了淘钻热潮,并吸引了世界各地的人来到南非寻找财富,对南非的兴旺发达起了重要的推动作用。

2.纯洁爱情的标志

钻石纯洁透明、经久不变,钻戒像情人炯炯有神的眼睛,深情地注视着你。它是纯洁爱情的标志,表示对爱情的永恒追求和忠贞。

奥地利大公麦西米伦在1477年和法国玛利公主订亲时,曾差人给玛利公主带去一封信,信中说:“订亲之日,公主必须佩戴一枚镶有钻石的戒指。”从此,钻戒成为恋人们订情的信物,并一直流传至今。

3. 高尚品质的标志

骆宾王《在狱咏蝉》诗中高呼:“无人信高洁,谁为表余心。”如果钻石在场,可以自告奋勇地回答:我能够表达你的高洁之心!钻石晶莹剔透、象征着纯洁真实、忠诚勇敢、安静自如。人们把钻石看成高尚品质的标志。高山仰止,景行行止,虽不能至,心向往之。

4.非凡能力的标志

在地质学中,按相对硬度,将自然界中矿物的硬度分为10级,钻石是硬度为10的标准石,是最硬的,也是硬度为10的唯一的结晶物。钻石的硬度是蓝宝石硬度(9级)的150倍,是水晶硬度(7级)的1000倍。因此,人们把钻石看成是非凡能力的标志,它坚强无比,既是坚不可摧的,又是攻无不克的。

5.无穷财富的标志

作为宝石,必须具备美丽、耐久和稀少这三大要素。钻石是唯一一种集最高硬度、强折射率和高色散于一体的宝石品种,是任何其他宝石都不可比拟的。这样的宝中之宝,理所当然地成为贵中之贵了。因此,钻石是无穷财富的象征。

6.无限权力的标志

历代帝王将名钻视为无限权力的标志,奉为至宝,深藏宫中,世代相传。库里南钻石重3106克拉,于1905年1月25日在南非德兰士瓦矿山由韦尔斯发现。1908年2月10日开始切磨。库里南1号命名为“非洲之星”,重530.20克拉,是迄今为止加工为成品的最大钻石,镶嵌在英国国王的权杖上。

7.艺术魅力的标志

人们对钻石的加工,经历了漫长的摸索之路。直至1919年,旅居美国的波兰数学家塔克瓦斯基,根据钻石的临界角,按全反映原理设计出具有58个刻面的标准圆钻石琢型,当光线进入钻石内部它能全反射出来,并伴有彩光时,钻石才以洁白、明亮、闪烁着光彩的高雅外姿,傲居众多宝石之首,表现出神奇的艺术魅力。

8.永恒存在的标志

在几千万年前,地下深处炽热的岩浆沿管子上冲,由于火山口经常被堵死,上升的岩浆在极巨大的压力下冷却。其中含的少量纯碳在这种高温和巨大压力下结晶成为金刚石。

大家现在了解了吧!钻石的寓意挺多的,希望你拥有的爱情天长地久、完美无瑕。了解了钻石,那么婚礼上戒指有了,婚礼上新娘穿什么婚纱好看,也可以多了解,做最美的你。

❺ 高中化学问题. 钻石是纯净物吗

理论上来说金刚石是纯净物,但不知你说的钻石和金刚石是不是一个概念
彩钻不是纯净物,因含有某种特定的金属元素而显现不同的颜色

❻ 为什么钻石是无色的 碳却是黑色的

碳原子以晶体结构的形式排列 钻石的化学成分是碳,这在宝石中是唯一由单一元素组成的。属等轴晶系。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。这种独特的晶体形态使得,钻石折光率 2.42,具有强色散性 。故纯净的钻石无色透明。 石墨中碳原子以平面层状结构键合在一起,由于它的层状结构,灰色,半金属光泽

❼ 钻石的成分主要是什么

天然钻石生成于地表下120-200公里,其形成年代通常为24至32亿年前之间,但也有短至6千万年者。
在过去的传说中,认为当天上打雷时,地下就会长出钻石,但神话虽美,其实却不然;钻石原来产自一种角砾云母橄榄岩中,是一种超美铁的火成岩,主要的矿物是橄榄石和金云母,因其晶体之完整与均质之形貌还有内部的构成,一般皆认为是由液态形成。
因钻石本身是一种纯净或近乎纯净的碳化物,在高温高压的条件下,才能形成。故一般认为其生成于地表下120-200公里,大陆地壳下的软流圈;而后随着地壳变动,随着火山爆发活动送至地表。抵达地表之后,部份钻石又落回火山熔岩脉中,称为Pipes管状矿;其它钻石则受风化侵蚀流入河中,于壶洞和漩涡处形成Alluvial deposits冲积层矿。
天然钻石的形成年代通常为24至32亿年前之间,但也有短至6千万年者。这些地底深处的钻石有时会随深处熔岩的上升而带至地表。这种深层熔岩凝固时形成上大下小喇叭状的岩柱。这种含钻石的岩柱的矿物成分很特别,只有高压下才生成的石榴子石,称为"Kimberlite"。
Kimberlite只生成于古老稳定的地壳中,全世界只有在特定的区域内才能看到这种深层岩柱的露头。(如印度、巴西、南非、萨伊、俄罗斯、中国及澳洲)。Kimberlite的露头风化后,钻石会被雨水冲刷而沈积在河床内。山洪爆发后这些钻石也会被河水冲到河口而混在岸边沙滩内,最早被发现的钻石就是这类漂积的钻石。
Kimberlite ( 译名为金伯利岩 ), 为过去高温高压下所形成之矿物聚合体 。
钻石大部份无色,有色钻石则包括有绿、蓝、大红、粉红、橙、黄、啡、黑色等;其中以红色及粉红色价格较贵,绿色及蓝色则十分罕见! 钻石的摩氏硬度:10,在天然矿物为最高硬度,化学成份:9.98%碳;也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳。
钻石的母床Kimberlite,学名为"角砾云母橄榄岩",为过去在高温高压的环境下,形成矿物的聚合体,常被发现在河床沉积。现在钻石的来源差不多都是从Kimberlite中采出,它的成份为石榴子石及橄榄岩,呈火山筒产状,可能代表地函上部的物质。
然而,Kimberlite内所含的钻石量也很稀少,通常要压碎五公吨以上的原石,才能找到一克拉(1/5克)的钻石。而且大部分钻石的品质不佳,只能成为工业用磨料。能用做宝石的钻石不及钻石原石的1/7。

❽ 钻石的基本性质

钻石的矿物名称为金刚石,英文名称为Diamond,源自希腊语“adamant”,意思是“坚不可摧”。

钻石与红宝石、蓝宝石和祖母绿一起并称为四大珍贵宝石。目前钻石已成为结婚的信物,并被誉为四月的生辰石,象征坚韧、永恒和纯洁无瑕。

一、钻石的化学成分和分类

1.化学成分

钻石是具有立方结构的碳。主要成分是C,其质量分数可达99.95%,次要成分有N、B、H等。其他微量元素还有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。

2.分类

钻石的分类最早由Robertson、Fox和Martin等三人根据钻石在红外区吸收带和对紫外光透射的差异提出,他们认为Ⅰ型钻石能透过400~300nm的紫外光并在红外区显示与氮有关的吸收带,而Ⅱ型钻石可透过低至220nm的紫外光并在红外区无明显的吸收带。

1959年美国的Kaiser和Bond发现Ⅰ型和Ⅱ型钻石的差异与杂质氮有关,后来人们又发现在含氮的钻石中氮的最常见的存在形式不只一种,氮以单个氮原子分散在钻石中,称为C心、以原子对集合体出现,称为A心、3个氮形成的原子团称为N3中心,而多于4个原子的原子团则称为B集合体(B心),也可为一些较大的有几个原子厚的扁平层偏片晶氮存在,称为D心。钻石的分类是按照是否含氮和硼及氮的聚型类型划分如下(表14-1-1)。

表14-1-1 钻石的分类

天然钻石中Ⅰa型钻石约占98%以上,Ⅱa型占1%左右,Ⅰb型和Ⅱb型很少,人工合成钻石中以Ⅰb型为主,少量为Ⅰb和Ⅰa型混合型。

二、钻石的结构与形态

1.晶体结构

钻石属等轴晶系,

;a0=0.35595nm;Z=8,具立方面心格子,C原子位于立方体角顶和面的中心,将立方体平分为8个小立方体,在其中4个相间排列的小立方体的中心还存在C原子,呈四次配位。每个C原子以SP3外层电子构型与相邻的4个C原子形成共价键(如图14-1-1)。C—C间距为0.1542nm,C-C-C键角109°28′16″。

图14-1-2b 钻石晶体不同聚形示意图

大多数彩钻颜色发暗,强至中等饱和度、颜色艳丽的彩钻极为罕见。彩钻是由于少量杂质 N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中,形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷,对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。

(1)黄至棕黄色钻石的颜色是由于N原子代替C原子而产生的。理想的钻石晶体是禁带很宽的半导体,宽的禁带避免了可见光范围内的一切可能吸收,因此理想的钻石是无色的。当N原子代替部分C原子时,由于氮外层有5个电子,代替碳原子后多余一个电子,这电子在禁带中形成一个新的能级,相当于减少了禁带宽度,从而使得晶体能吸收可见光范围内的光能而呈现颜色。N原子代替C原子有不同的形式,一种情况是孤立的N原子代替C原子,它对能量高于2.2eV(波长小于560nm)的入射光有明显的吸收,使钻石呈现一系列黄色、褐色、棕色,其颜色很鲜艳浓郁,Ⅰb型钻石的颜色往往由该种色心引起;另一种情况是金刚石内N原子可移动聚合在一起形成多个N原子集合体,这种集合体对400~425nm光有明显的吸收作用,同时对477.2nm有弱吸收,由于人们对477.2nm吸收反应灵敏,477.2nm蓝光被吸收后,钻石呈现黄色。

(2)蓝色钻石:从晶体完美程度来讲,蓝色钻石是最好的,也是极罕见的。它不含N却含有微量B(wB<1%),属Ⅱb型钻石。正是这些B使钻石呈现美丽的蓝色。少数含H杂质的钻石也呈蓝色。

(3)粉红色钻石和褐色钻石:这两种彩钻都是由于钻石在高温和各向异性压力的作用下发生晶格变形而产生的颜色,相比之下粉红色钻石罕见得多,因而极其昂贵。这种晶体缺陷在极端情况下可形成紫红色钻石。

(4)绿色钻石:绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阈值时,碳原子被打入间隙位置,形成一系列空位-间隙原子对,使钻石的电子结构发生变化,从而产生一系列新的吸收,使钻石着色。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大,可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可形成蓝色钻石和黄褐色钻石。

2.光泽

钻石具有特征的金刚光泽,金刚光泽是自然界透明矿物最强的光泽。但钻石的光泽有时会因表面不平而显得暗淡。

3.透明度

钻石的透明度为透明-不透明。纯净的钻石应该是无色透明的,但由于地质条件的复杂性,常有杂质元素进入钻石的晶格或以包裹体的形式存在于钻石中,使钻石的透明度受到一定的影响。

4.光性

钻石属等轴晶系,为均质体,在正交偏光下全消光,但有些钻石由于内部应变或内部含有包裹体,偶见异常消光。

5.折射率

钻石为单折射宝石,在钠光(589.3nm)中折射率为2.417,超过了常规折射仪的测试范围,是透明矿物中折射率最大的。

6.色散

钻石的色散强,色散值为0.044,比天然无色透明宝石的色散都高,所以我们在切割标准的钻石表面能看到漂亮的“火彩”。

7.发光性

(1)紫外荧光:钻石在紫外灯下的荧光可有不同的反应,有些钻石发光很强,有些则不发光。钻石在长短波紫外光下可呈现从无至强的蓝色、黄色、橙黄色、粉色等荧光,通常长波较短波的荧光强。

(2)X射线荧光:钻石在X射线下一般呈现蓝白色的荧光,且稳定性好,在钻石开采中可根据钻石X射线下的荧光特性,将其他砾石分选出去。

(3)阴极发光:阴极发光可揭示钻石的内部生长结构,钻石在阴极发光仪的电子束照射下,绝大多数钻石会发出阴极荧光,主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色,天然钻石和合成钻石的生长条件不同,表现出的生长结构也不同,目前阴极发光技术已成为鉴别钻石是天然的还是合成的主要手段之一。

8.吸收光谱

无色—浅黄色的钻石,在紫色区415.5nm处有一吸收谱带;其他颜色的钻石的吸收线位于453nm,466nm和478nm处;褐—绿色钻石,在绿区504nm处有一条吸收窄带,有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。辐照改色的黄色钻石可能在498nm,504nm和592nm处有吸收带。

四、钻石的力学性质

1.解理

钻石有四组八面体{111}方向的中等解理,{110}、{221}的不完全解理。图14-1-3为钻石{111}方向解理示意图。

图14-1-3 钻石{111}方向解理示意图

2.硬度

钻石的摩氏硬度为10,是自然界最硬的矿物,钻石的硬度具有各向异性的特征,不同方向硬度不同,其八面体晶面的硬度大于立方体晶面的硬度,因此在钻石加工中可用钻石研磨钻石。

钻石具有很强的抗磨性能,摩擦系数小,其抗磨能力是刚玉的90倍。这种特性使钻石能高度抛光,并使每个小面边棱锐利、挺直。但值得注意的是,钻石虽硬,但常显脆性,在外力冲击作用下很容易破碎。

3.密度

钻石的密度为3.52(±0.01)g/cm3,因钻石成分单一,并且纯度较高,所以钻石的密度相对很稳定。

五、钻石的内含物

钻石的内含物主要有浅色至深色矿物包体、云状物、点状包体、羽状纹和生长纹。矿物包裹体主要是钻石、橄榄石、辉石、石榴子石、锆石、刚玉、黑色石墨、暗色的赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿、硫化物等。云状物由云雾状白色或灰色包体组成,羽状体则包括开放式裂隙和隐蔽式裂隙两种裂隙类型。此外,钻石中还可见生长纹和解理等特征。

六、钻石的电学性质和热学性质

1.电学性质

Ⅰ型和Ⅱa型钻石是绝缘体,室温下电阻率为1014~1015Ω·cm。通常情况下,Ⅱb型钻石因含硼而电阻率降低,为25~108Ω·cm,为P型半导体,钻石半导体的电阻值随温度变化特别灵敏,甚至连很微小的变化(0.0024℃±)都能在瞬间被记录下来,这一特点被广泛应用于真空仪器和精密测温的仪器中。

2.热学性质

(1)导热性:钻石具有很高的导热率,且导热率与含氮量有关。若300°K下其导热率为铜的3倍,则其含氮量<300×10-6。Ⅰa型钻石的含氮量多高于此值,故不宜作散热元件。Ⅰb和Ⅱ型钻石含氮量低,均具有很高的导热率,适于作散热元件。其中Ⅱa型钻石的导热率最好,约比铜高6倍,在190℃则升至30倍左右。

根据钻石的高导热率,宝石鉴定中可用钻石笔(热导仪)鉴定钻石和其仿制品;若简单地对着样品哈气,如果是钻石,则表面上的那层雾气比仿制品要消失得快,这是因为钻石传热快,钻石提供的热量让水膜迅速蒸发的缘故。

(2)热膨胀性:钻石的热膨胀性非常低,温度的突然变化对钻石的影响很小,但若钻石中有裂隙或含有热膨胀性大于钻石的包裹体时,温度的突变可能使钻石发生破裂。

(3)可燃性:高温下钻石可燃,燃点在空气中为850~1000℃,钻石在氧中加热到650℃时,即缓慢燃烧而变为气体二氧化碳。燃点和钻石与空气的接触面及增温率有关,一般小颗粒钻石比大颗粒钻石易燃。激光打孔就是利用该原理在很小区域内提供集中的热量,使空气中的氧将钻石中的暗色物质烧掉。在绝氧并加压的真空条件下,钻石加热到1800℃,可转变成石墨。

3.其他性质

(1)表面性质:钻石表面具有亲油性和疏水性。由于钻石由非极性的碳原子组成,对水的H+和(OH)-不产生吸附作用,即水对钻石不产生极化作用,故钻石具有疏水性。

(2)化学稳定性:钻石对任何酸都是稳定的,甚至在高温下,酸对钻石也不显示任何作用,但在含氧盐类和金属熔体中,钻石很容易受侵蚀。

❾ 为什么钻石是透明的,而化学式是碳单质

楼上是来搞笑的吧?钻石怎么成了C60了??C60是足球烯好吧?
钻石的主要成分是C没错,但是他的晶体类型是一种等轴晶系而不是楼上所说的C60。
另外,楼主对于基本概念有混淆,C与是否透明无关,而与内部结构有关,像钻石是一种比较纯净的C单质,但是会因为混入少量杂质而呈现出不同的色彩。
我们通常所说的碳不是单质,而是混合物。
希望能帮到你