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钻石的晶体叫什么

发布时间: 2023-05-26 01:55:41

⑴ 钻石 化学成份

钻石是一种由碳元素组成的矿物,是碳元素的同素异形体。

钻石和石墨都属于碳单质,二者的化学式都是C,在矿物化学组成中,总含有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。

钻石和石墨的化学性质完全相同,但钻石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。

(1)钻石的晶体叫什么扩展阅读

钻石的化学性质

钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体,是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。

由于金刚石中的C-C键很强,所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石硬度非常大,熔点在华氏6900度,金刚石在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850~1000℃,而且不导电。

钻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154pm。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。

⑵ 钻石属于什么晶族

钻石属于高级晶族中的等轴晶系,具立方面心格子。组成成分为碳,他的同质多象变体为石墨,属六方晶系。

钻石常呈单晶,常见八面体、菱形十二面体和立方体,有时也呈聚形,部分黑色金刚石为多晶集合体。
所以钻石的确是晶体,只是比起其他晶体来,它更容易歪晶,并且晶体形态更复杂一点罢了。

⑶ 钻石是什么

钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。钻石美丽、稀有,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情。
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。常含有0.05%-0.2%的杂质元素,其中最重要的是N和B,他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明,由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2.417,色散中等,为0.044。均质体。热导率为0.35卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最为灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物,绝对硬度是石英的1000倍,刚玉的150倍,怕重击,重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度3.52克/立方厘米。钻石具有发光性,日光照射后 ,夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射,发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱不会对其产生作用。
2017年5月16日,苏富比拍卖行在瑞士日内瓦举行春季珠宝拍卖会,一对彩色梨形钻石耳坠以大约5740万美元、约合3.95亿元人民币的总价,创下拍卖史上的新纪录。这对梨形耳坠产自南非,除颜色不同,外形几乎一模一样,分别重约16克拉。其中,深粉色钻石名为“阿泰米斯”,拍出1550万美元(1.067亿元人民币),另一颗钻石为深湖蓝色,名叫“阿波罗”,由于颜色比粉钻更罕见,价格是粉钻的两倍多。
2018年1月,在非洲国家莱索托的矿区中,挖掘出一颗重达910克拉D色泽IIa型的钻石,相当于2颗高尔夫球大小,名列钻石史上第5大。

⑷ 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。

⑸ 钻石与碳化硅均为晶体,两者分别属于什么晶系晶体。

钻石为立方晶系;
碳化硅比较复杂,至少有70种结晶型态。
α-碳化硅为最常见,在高于2000
°C高温下形成,具有六方晶系结晶构造(似纤锌矿)。
β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000
°C生成。

⑹ 钻石的成分是什么

金刚石现在的主要用处却不再是用来做宝石,由于它是人们已发现的一种最坚硬的物质,已被用来作为制作切割、钻孔、研磨等工具的非常重要的工业材料。

钻石的矿物名称叫金刚石,人们一般称经过琢磨的金刚石为钻石。金刚石的化学成分是纯碳,硬度为10,是自然界中最坚硬的物质,比重3.47至3.55,折光率2.42。为八面或十二面体的结晶。性脆、透明,不怕强酸强碱的侵蚀。

金刚石的化学成分是纯碳,石墨的化学成分也是纯碳,金刚石坚硬无比,而石墨质地非常软。这是因为石墨中的碳原子是成层排列的,原子间的结合力绝晌很小,金刚石中的碳原子则是交错整齐地排列成立方体结构,每个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接连接,构成一个牢固的结晶体。要使碳原子形成这样的结构,需要2千摄氏度高温和5万个大气压。人们现在已经能够利用高温高压制御巧造出人造金刚石。

金刚石一般是无色的。经过琢磨的金刚石可以产生耀眼的光芒。一般认为1克拉以上的为大金刚石,100克镇宏键拉以上的为特大金刚石。特大块的金刚石极为罕见,目前世界上仅三十余块,其中最大的“库利南”重3106克拉,是1905年在南非发现的(库利南钻石是世界上最大的金刚石,发现于1905年,产地为南非德兰士瓦的普雷米尔矿山。发现此矿山的人姓库利南,金刚石即此得名。库利南钻石无色,重3106克拉,约合621克。此钻石被当地政府购买后作为礼物赠给当时的英王爱德华七世。后由着名的阿姆斯特丹公司切割成9块大钻石和96粒小钻石,这些钻石全部无瑕,其中最大的一颗取名非洲之星(也叫库利南一号),重530.2克拉,被加工成梨形镶在英国国王的令牌上,第二大的叫库得南二号,重317克拉,镶在英王王冠上)。

评价钻石的标准称为四C标准,即重量、颜色、洁净和琢磨(这四个词的英文第一个字母都是C)。其它条件相同,越重则越珍贵;钻石因各种原因,常有颜色方面的不同,各国的分级标准也不统一。最常见的为白色、淡黄色,有些蓝色、粉红色、绿色、紫色等,被视为特殊色,由于稀有,成为钻石中的珍品;多数钻石中都有程度不同的瑕疵,如外面的擦痕、蹦碴、刻痕等,内部的裂痕、白花、黑点等。瑕疵自然是越少越好,瑕疵越靠近中间越不好;对金刚石的加工很有讲究,标准的钻石冠部角度应是34°30,亭部角度应是40°45,这样才能充分利用钻石的折光率,显示出耀眼的光辉。

金刚石原生于金伯利岩中,除金刚石外,金伯利岩中还可含镁铝榴石和贵橄榄石。金伯利岩属于岩浆型矿床,金刚石晶体不均匀地散布在金伯利岩的基质中,以小晶体为主,平均重量为百分之几克拉到十分之几克拉。实际选矿回收的是大小在0.5至1毫米以上的金刚石颗粒。最大的含金刚石的金伯利岩矿床位于赤道非洲和南部非洲。金伯利岩,又称蓝地。是一种深色的、重的、常常经过蚀变和角砾化的(破碎的)侵入岩,是已知的唯一在母岩中找到原生金刚石的岩石。

关于金刚石的成因有多种说法,最值得注意的是深部岩浆成因的概念。这种概念认为金刚石是早期岩浆矿物,因金伯利岩浆中压力不断增高而结晶出来的。

⑺ 钻石化学结构是什么

首先,金刚石晶体中,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。

而钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石,常含有0.05%-0.2%的杂质元素,其中最重要的是N和B,他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明,由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。

不明白的话欢迎追问!

PS:结构化学上为Fd3m空间群,属等轴晶系(F表示面心立方,学过结构化学没?)

⑻ 钻石是什么东西

钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体,是指经过琢磨的钻石。钻石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。由于钻石中的C-C键很强,所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以钻石硬度非常大,熔点在华氏6900度,钻石在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850~1000℃,而且不导电。

伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利钻石矿。正是档拿这一发现,使人们知道了在哪种岩石中有可能含有钻石。

原来,那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着,研究者又发现,在这种火山岩中除了钻石,还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此,在那行核搭些出产石榴石和橄榄石的地点,找到钻石矿的可能性就相对大。于是,石榴石和橄榄石就成为寻找钻石的“指示矿物”。

根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代,美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和钻石之间的关系后发表了他的研究结果。但是,在那之前,即上世纪50年代,德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找钻石矿了。

(8)钻石的晶体叫什么扩展阅读

钻石有各种颜色,从无色到黑色都有,以无色的为特佳。它们可以是透明的,也可以是半透明或不透明。许多钻石带些黄色,这主要是由于钻石中含有杂质。 钻石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是钻石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。

钻石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。钻石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩,其他地方的金刚石都是被河流、氏哗冰川等搬运过去的。钻石一般为粒状。如果将钻石加热到1000℃时,它会缓慢地变成石墨。

⑼ 钻石的晶体结构是什么

钻石是由碳(石墨)经过高温高压而使石墨中碳原子排列改变形成的一种由物理性质比较软的物质转变成目前自然界发现最硬的一种八面体结晶物质。
它的晶体结构为标准的六面体或者是八面体。