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金刚石

金刚石的化学式C----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。只能用它的元素符号加注释来表示[C(金刚石)].
 
  钻石就是我们常说的金刚石 ,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质,因此也就具有了许多重要的工业用途,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。
 
  金刚石有各种颜色,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。多数金刚石大多带些黄色。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X射线照射下会发出蓝绿色荧光。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。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时,它会缓慢地变成石墨
 
  金刚石与石墨同属于碳的单质。是一种具有超硬、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,金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。上个世纪50年代,美国以石墨为原料,在高温高压下成功制造出人造金刚石。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中,虽然造出大颗粒的金刚石还很困难(所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城),但是已经可以制成了金刚石的薄膜。
 
  刚石的化学成分为C,与石墨同是碳的同质多象变体。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。
 
  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。
 
  金刚石的硬度是刚玉的4倍,石英的8倍。详细绝对硬度如下:金刚石10000-2500刚玉2500-2100石英1550-1200。
 
  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3 470-3560kg/m3。
 
  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;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;在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光;金刚光泽,少数油脂金属光泽,高折射率,一般为2.40-2.48。
 
  金刚石的热导率一般为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  

金刚石

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850-1 000℃,在绝氧下2 000-3 000℃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。唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。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。Ⅱb亚型金刚石具半导电性。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。
 
  1977年12月21日,在山东省临沭县常林大队,女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻----中国最大的金刚石,全透明,色淡黄,可称金刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石”。(约鸡蛋黄大小,右图)。世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于巴西,都超过3100克拉(1克拉=200毫克)。其中宝石级金刚石的尺寸为10×6.5×5厘米,名叫“库利南”,1905年发现于南非的普雷米尔岩管。中国常林钻石,重158.786克拉,1977年发现于山东临沭县,列为世界名钻。世界金刚石主要产地有澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯
 
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