一、结构独特，品质优秀

古人相信钻石是天上的星星陨落到地球上的碎片，也有人认为钻石是天神滴落的眼泪。当然，这只是美丽的传说。现代科学已经探知钻石是世界上最坚硬的物质，但它的化学组成却是再平常和简单不过的元素——碳。石墨和钻石都是由碳元素组成的晶体(图1-1，图1-2)，但两者的性质却有着天壤之别。钻石晶莹剔透，光彩照人，坚硬无比，价值不菲；而石墨黑不溜秋，硬度很低，价格低廉。为什么两者成分相同，性质却表现出如此大的差异呢?对于这个疑问，著名科学家拉瓦锡也曾作过研究，他对金刚石(达到宝石级的金刚石才能称为钻石)的组成下了个令人遗憾的结论，他说：“金刚石究竟是什么呢?也许，这个问题甚至永远也无法回答出来。”从现代化学可知，钻石是由碳元素组成的原子晶体，它的性质跟晶体空间结构有关。

图1-1　钻石的架状原子结构

图1-2　石墨的层状原子结构

从图1-1、图1-2可见，钻石的碳原子之间都是以共价键联接，每两个碳原子之间的距离均是相等的(d=0.154nm)，在三维空间上是呈架状结构排列的，其晶体结构具有立方面心格子，而石墨的碳原子之间是呈层状结构排列的，层内碳原子形成六方环状结构，层内结合力较钻石更强，且层间原子间距d=0.335nm。钻石碳原子的间距小于石墨层间原子的1/2，其结合力大大增强，使钻石具有高硬度、高熔点、化学性质稳定等特性。这也就是为什么现在的抗震建筑采用架状结构的原因。了解了钻石和石墨晶体内部原子排列结构上的差异性，它们所表现出来的物理性质上的巨大差异也就不足为怪了。

颜色：由碳元素组成的纯净无色透明的钻石在自然界中微乎其微。在钻石的形成过程中，其成分总是或多或少地混入了微量元素N、B等杂质，使得其带有一定的颜色色调。钻石的颜色主要分为三类：一类是好望角系列(cape系列)，即无色—浅黄(褐、灰)色系列，大多数钻石的颜色属于这一类；另一类是淡褐—褐绿系列(咖啡系列)，这也是自然界中较常见的系列，商业上俗称“咖啡钻”；还有就是彩色系列，如粉红色、紫红色、蓝色、绿色等罕见的颜色，这类钻石的颜色一般单独评价，由于极为少见，且美丽异常，因而身价百倍。

光泽：它是指钻石表面对光反射的一种能力。由于钻石十分坚硬，抛光后的成品表面具有光灿的外观，呈金刚光泽。如果经一定的数学计算后切割抛光，入射光全部反射，映入眼帘的则是五彩缤纷、光彩夺目的美丽“火彩”。

导热：钻石是一种非常好的导热体，这是钻石触觉较凉的原因。它与晶体中碳原子震动或共振频率有关。钻石晶体中的碳原子振动频率每秒40亿万次，热量可以非常迅速地传过钻石而不会被吸收。

色散：它是白光通过透明物体的倾斜平面时，分解为它的组成色(波长)。钻石的色散为0.044。这是钻石所具有的十分可贵的光学性质。色散产生的色光会增加其内在美，使钻石显得华贵而高雅。(www.daowen.com)

硬度：钻石是目前人们所认知的自然界中最硬的物质，摩氏硬度为10。这种10级硬度计是相对的。实际上，它比硬度为9的红宝石的绝对硬度大150倍，比硬度为7的水晶的绝对硬度大1 000倍。

综上所述，钻石所具有的优秀品质是其他任何宝石所无法比拟的。

比钻石更硬的物质出现了

在工业生产中，比较尴尬的事情是一些比较实用的物质在人们日常生活中是装饰品，比如黄金和钻石。这就导致研究人员不得不摒弃这些昂贵的物质，去寻找一些廉价的替代品。最近，中国和美国一些理论物理学家计算出，人工合成w-氮化硼(图1-3，图1-4)的硬度比钻石更高，将成为最坚硬的物质。

图1-3　实验室制造的w-氮化硼晶体

图1-4　w-氮化硼的结构示意图

为什么要寻找比钻石更坚硬的物质?因为钻石的硬度在工业上有很大的用处，可以用来切割任何材料。但是，大粒的钻石实在太贵了，工业上用得较多的是人造钻石，然而人造钻石往往颗粒很小，在使用上受到很大的限制。钻石之所以坚硬，主要是因为它的碳原子组成了稳定而强壮的八面体晶格。现在，钻石首次遇上了对手。有一些含有氮化硼的化合物被发现硬度与钻石相当，因此引起了物理学家对氮化硼的兴趣。科学家希望能够用人工方法合成超硬的物质，以有效降低成本。

引自《新民晚报》徐娜