A. 钻石为什么坚硬，是因为元素排列的原因吗
因为钻石具有独特的内部结构。
钻石象征着高贵的身份和地位。只知钻石稀有，不知钻石的本质。1772年，瓦锡将钻石加热燃烧，成功测得燃烧后的产物有水和二氧化碳，至此钻石的面纱被人类揭开。
目前为止，金伯利岩矿脉分布在南非和俄罗斯以及中国等少数国家，以南非着名，“库利南钻石”重达3106克拉。
钻石坚硬，什么工具才能切割和加工？可能不信，加工钻石要比加工其它矿石要相容易。在200年前，钻石工匠利用经验判断钻石纹路，然后劈开。
B. 是什么原因使钻石那么坚硬的
现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（白色）。
C. 钻石为何如此坚硬
你也许不曾想到，黑色的石墨和亮闪闪的金刚石其实是由同一种元素——碳构成的，只是它们的外表和性质大不相同。
石墨的质地非常软，只要在纸上轻轻一划，就会留下灰黑色的痕迹，铅笔芯就是用石墨制造的。金刚石是所有自然物质中硬度最高的：人们用镶着金刚石的刀来切割玻璃，无不“迎刃而解”；钻探机的钻头上镶着金刚石，能大大加快向地下钻进的速度；金刚石还能用来加工各种硬度较高的金属。
石墨和金刚石都是碳元素构成的，为什么它们的性质相差如此悬殊呢？
原来，石墨中的碳原子是成层排列的，每层原子之间的A合力很小，就像一副叠起来的扑克牌，很容易滑动、散开。而金刚石中的碳原子是整齐排列的立体结构，每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子连接，构成一个牢固的结晶体，因而显得特别坚硬。
天然金刚石的产量很少，只有在非常高的温度和巨大的压力之下，地下熔岩里的碳才有可能形成金刚石。由于它产量少、价格贵，人们往往会利用高温高压来合成人造金刚石。
D. 为什么钻石最坚硬
钻石的硬度如此之大，和它们内部的原子分布有着直接的关系，原子排布的越致密，物质的硬度就越大。
其实钻石内部也没什么特别的东西，就只是一堆碳原子而已，碳原子是自然界中非常常见的原子。石墨里面也都是这样的碳原子，如果从微观上来说，钻石和石墨简直就是亲得不能再亲的兄弟俩。
但是石墨是什么东西？我们写字的铅笔里含有很多的石墨，石墨是一种非常柔软的物质，比我们的指甲还要软，大家都是碳原子构成的物质，怎么就差这么多呢？
石墨和钻石之所以差别这么大，都是因为内部碳原子的站位问题。我们知道，在平面结构中，最稳定的形状就是三角形，但是在三维立体结构中，最稳定的结构当属钻石中碳原子的排列分布。
钻石内部的每个碳原子周围都有4个碳原子和它手拉着手紧紧地靠在一起，这样致密的三维结构是自然界中任何一种物质都比不上的。
钻石的密度可达每立方厘米3.5克，这可是石墨的1.5倍，比起石墨来，钻石内部的“原子平均占地面积”可谓非常紧张。
地方不够，结构来凑，正是如此，被挤得满满当当的碳原子才缔造出了自然界最硬的物质。
有压力才有动力，钻石的硬度可以说都是被挤出来的。
不过硬度大不代表强度也大啊！钻石只是不容易划出痕迹而已，它们掉地上一样会碎，它们也一样会被切割成不同的形状。
E. 钻石的硬度很高，它是世界上最硬的东西吗
被我们地球人当成珍宝的钻石，除了看上去非常漂亮以外，还有一个更重要的特性，那就是它的硬度。迄今为止，钻石依然是地球上已发现的最硬的天然物质，其莫氏硬度达到了10，因此钻石不光可以用来作为珠宝收藏，还可广泛应用于各种行业，具有比较高的实用价值。
但这也并不是说铁锤就比钻石强，如果你将铁锤压在钻石上缓缓用力，那么不管你用多大的力，钻石都不会碎，而铁锤就会与之前我们想象的那样，被钻石顶出一个凹痕。
据说日本的一家公司曾经做过一个实验，将该公司制造的人工钻石放置于钢板上，然后用压路机从上面缓慢慢地压过去，实验结果是钻石毫发无损，完胜压路机。可以想象的是，如果该实验中的压路机开快一点，那么可能就是另外的结果了。
综上所述，大家不要以为钻石是最硬的就是无敌的，事实上
F. 钻石和石墨的成分都是C，为什么钻石的硬度更高
石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写字的原因。 钻石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列，一个碳原子周围有4个碳原子相连，因此在三维空间形成了一个骨架状，这种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强，因此使金刚石具有高硬度的特性。
G. 钻石为什么这么硬
钻石的成分和晶体结构
钻石的主要成分是碳(C)， 含C量96%-99.9%。即使很纯净的钻石也含有0.001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外，其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在，钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。
氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分，N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心，可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(0.05%-0.3%)。 Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在，Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。
Ⅱ型钻石含N量较少(<0.05%)，N呈自由状态存在。Ⅰ型和Ⅱ型钻石在某些物理性质上有所不同。自然界的钻石绝大部分是Ⅰ型钻石。
钻石为等轴晶系，晶体结构为立方面心格子，晶胞参数a°=3.56A(1A=1mm/1千万)(见左图)。C原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个C原子，每个C原子都与周围四个C原子相连接，每两个相邻C原子之间的距离都相等(1.54A)。这种结构C原子间形成极其牢固的共价键， 要分开这种化学健必须给以很大的能量。这就决定了金刚石具有一些特殊的性质，如极高的硬度和化学稳定性。
钻石的晶形最常见的是八面体，其次是菱形十二面体，较少见的是立方体。此外，可长成各种复杂形态的聚形或歪晶。
H. 钻石那么硬到底是如何形成的
钻石也被称为金刚石，是世界上最坚硬的天然物质，摩氏硬度达到了10。
首先，化学方面分析，钻石基本上成分就是碳。从试验中对于晶苞的分析，钻石就是由碳原子六合形成的整体，强度大，是因为采用了与一般的煤炭等排列不同的，也是晶体代表，钻石具有固定的熔点，简单的分析钻石，钻石的形成的生成其实是在地球深处，高压、高热条件下生成的。
其次，钻石的运动，在地壳以下形成之后，钻石要经过火山熔岩的运动被带到地面上来，比较有名的就是***岩石，很多岩石里面就包含着天然的金刚石。钻石因为后续的运动、先天的排列，主要有常见的圆形、椭圆形、心形等，其中圆钻是很常见的，也是销售市场相当多的。
再者，钻石的形成是地壳内部高温高压的作用，人工钻石的研究有数十年的时间，但是高爆状态下产生的钻石是无法与天然钻石相媲美的，一般都是用于工业生产的方面。根据科学家的研究，世界矿山各处的钻石大约都在33亿年前形成，说明了时代的久远。
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I. 化学问题 从结构上来回答钻石为什么硬
是稳定的四面体结构。
在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。
结构图片见参考资料。