金刚石.doc

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)]. “常林钻石”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。金天然金刚石刚石的化学成分为 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 3 470-3 金刚石(3张) 560kg/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,少数油脂或金属光泽,高折射率,一般为 - 。金刚石的热导率一般为 / (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 / ( kg·k), 107 ℃时为 / ( kg·k ); 热膨胀系数极小,随温度上升金刚石而增高,如在- ℃时为 0,0℃时为 × 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 H2SO 4 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 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 3