㈠ 為什麼鑽石很堅硬但是很脆呢
剛則易折!鑽石莫氏硬度為10,說明足夠堅硬,但是它也具有脆性。而且本身也有解理面,像鑽石切割就要用到它的解理面,和脆性等特徵。我是這么理解的!
㈡ 鑽石的硬度是多少
鑽石的莫氏硬度為10,它是自然界中已知硬度最大的物質。而鑽石指的是經過琢磨的金剛石,是在地球深部高壓、高溫條件下逐漸形成的一種由碳元素組成的單質晶體。
鑽石被稱為「寶石之王」,它是世界上最珍貴的寶石,也是寶石中唯一由單一元素組成、成分最簡單的、具有立方結構的天然晶體。
鑽石的成分和常見的媒、鉛筆芯、糖的成分基本相同,碳元素在較高的溫度、壓力下,會逐漸結晶形成石墨,同時在高溫、極高氣壓以及還原環境下,就會結晶形成珍貴的鑽石。
㈢ 為什麼鑽石最堅硬
鑽石的硬度如此之大,和它們內部的原子分布有著直接的關系,原子排布的越緻密,物質的硬度就越大。
其實鑽石內部也沒什麼特別的東西,就只是一堆碳原子而已,碳原子是自然界中非常常見的原子。石墨裡面也都是這樣的碳原子,如果從微觀上來說,鑽石和石墨簡直就是親得不能再親的兄弟倆。
但是石墨是什麼東西?我們寫字的鉛筆里含有很多的石墨,石墨是一種非常柔軟的物質,比我們的指甲還要軟,大家都是碳原子構成的物質,怎麼就差這么多呢?
石墨和鑽石之所以差別這么大,都是因為內部碳原子的站位問題。我們知道,在平面結構中,最穩定的形狀就是三角形,但是在三維立體結構中,最穩定的結構當屬鑽石中碳原子的排列分布。
鑽石內部的每個碳原子周圍都有4個碳原子和它手拉著手緊緊地靠在一起,這樣緻密的三維結構是自然界中任何一種物質都比不上的。
鑽石的密度可達每立方厘米3.5克,這可是石墨的1.5倍,比起石墨來,鑽石內部的「原子平均佔地面積」可謂非常緊張。
地方不夠,結構來湊,正是如此,被擠得滿滿當當的碳原子才締造出了自然界最硬的物質。
有壓力才有動力,鑽石的硬度可以說都是被擠出來的。
不過硬度大不代表強度也大啊!鑽石只是不容易劃出痕跡而已,它們掉地上一樣會碎,它們也一樣會被切割成不同的形狀。
㈣ 鑽石為什麼這么硬
鑽石的成分和晶體結構
鑽石的主要成分是碳(C), 含C量96%-99.9%。即使很純凈的鑽石也含有0.001%的雜質。鑽石中的雜質組分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外,其餘雜質通常都以礦物包裹體形式存在,鑽石中常含有磁鐵礦、鈦鐵礦、鎂鋁榴石、鉻透輝石、橄欖石、石墨等礦物包裹體。
氮(N)是鑽石中一種重要的雜質組分,N在鑽石晶體結構中組成各種缺陷中心,可以單個N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根據N的含量和聚結形式可將鑽石劃分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型鑽石含N量較多(0.05%-0.3%)。 Ⅰa型鑽石中N以N3小晶片形式存在,Ⅰb型鑽石中N以分散狀態的順磁方式存在。
Ⅱ型鑽石含N量較少(<0.05%),N呈自由狀態存在。Ⅰ型和Ⅱ型鑽石在某些物理性質上有所不同。自然界的鑽石絕大部分是Ⅰ型鑽石。
鑽石為等軸晶系,晶體結構為立方面心格子,晶胞參數a°=3.56A(1A=1mm/1千萬)(見左圖)。C原子位於立方晶胞的八個角頂和六個面中心,並在其八個小立方格的半數中心相間地分布著四個C原子,每個C原子都與周圍四個C原子相連接,每兩個相鄰C原子之間的距離都相等(1.54A)。這種結構C原子間形成極其牢固的共價鍵, 要分開這種化學健必須給以很大的能量。這就決定了金剛石具有一些特殊的性質,如極高的硬度和化學穩定性。
鑽石的晶形最常見的是八面體,其次是菱形十二面體,較少見的是立方體。此外,可長成各種復雜形態的聚形或歪晶。
㈤ 鑽石是否很堅硬
你也許不曾想到,黑色的石墨和亮閃閃的金剛石其實是由同一種元素——碳構成的,只是它們的外表和性質大不相同。
石墨的質地非常軟,只要在紙上輕輕一劃,就會留下灰黑色的痕跡,鉛筆芯就是用石墨製造的。金剛石是所有自然物質中硬度最高的:人們用鑲著金剛石的刀來切割玻璃,無不「迎刃而解」;鑽探機的鑽頭上鑲著金剛石,能大大加快向地下鑽進的速度;金剛石還能用來加工各種硬度較高的金屬。
石墨和金剛石都是碳元素構成的,為什麼它們的性質相差如此懸殊呢?
原來,石墨中的碳原子是成層排列的,每層原子之間的A合力很小,就像一副疊起來的撲克牌,很容易滑動、散開。而金剛石中的碳原子是整齊排列的立體結構,每個碳原子都緊密地與其他4個碳原子連接,構成一個牢固的結晶體,因而顯得特別堅硬。
天然金剛石的產量很少,只有在非常高的溫度和巨大的壓力之下,地下熔岩里的碳才有可能形成金剛石。由於它產量少、價格貴,人們往往會利用高溫高壓來合成人造金剛石。
㈥ 都知道鑽石的硬度特別高,但你知道鑽石是怎麼形成的嗎
鑽石的形成是在壓力4.5-6.0Gpa,相當於在150-200千米的深度,溫度在1500度之間下形成的晶體狀物。
㈦ 鑽石有多硬
鑽石的硬度:摩氏硬度10,新摩氏硬度15,顯微硬度10000kg/mm2,顯微硬度比石英高1000倍,比剛玉高150倍。
金剛石硬度具有方向性,八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度,菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。
依照摩氏硬度標准(Mohs hardness scale)共分10級,鑽石(金剛石)為最高級第10級;如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。
由於硬度最高,金剛石的切削和加工必須使用鑽石粉或激光(比如532nm或者1064nm波長激光)來進行。金剛石的密度為3.52g/cm,折射率為2.417(在500納米光波下),色散率為0.044。
(7)鑽石硬怎麼擴展閱讀
鑽石的化學性質:
金剛石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體。金剛石是無色正八面體晶體,其成分為純碳,由碳原子以四價鍵鏈接,為目前已知自然存在最硬物質。由於金剛石中的C-C鍵很強,所有的價電子都參與了共價鍵的形成,沒有自由電子,所以金剛石硬度非常大,熔點在華氏6900度,金剛石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850~1000℃,而且不導電。
鑽石的穩定性:
金剛石化學性質穩定,具有耐酸性和耐鹼性,高溫下不與濃HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融體中,或與K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸時,表面會稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高溫氣體中腐蝕。
金剛石還具有非磁性、不良導電性、親油疏水性和摩擦生電性等。唯Ⅱb型金剛石具良好的半導體性能。根據金剛石的氮雜質含量和熱、電、光學性質的差異,可將金剛石分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類,並進一步細分為Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四個亞類。Ⅰ型金剛石,特別是Ⅰa亞型,為常見的普通金剛石,約占天然金剛石總量的98%。
Ⅰ型金剛石均含有一定數量的氮,具有較好的導熱性、不良導電性和較好的晶形。Ⅱ型金剛石極為罕見,含極少或幾乎不含氮,具有良好的導熱性和曲面晶體的特點。Ⅱb亞型金剛石具半導電性。由於Ⅱ型金剛石的性能優異,因此多用於空間技術和尖端工業。
世界上最大的工業用金剛石和寶石級金剛石都超過3100克拉(1克拉=200毫克)。其中寶石級金剛石的尺寸為10×6.5×5厘米,名叫「庫利南」,1905年發現於南非的普雷米爾岩管。中國常林鑽石,重158.786克拉,於1977年被山東臨沭縣常林大隊女社員魏振芳發現,後列為世界名鑽。世界金剛石主要產地有南非、澳大利亞、扎伊爾、波札那、俄羅斯。
㈧ 鑽石這么硬,是用什麼來切割的啊!
切磨過程: 一顆鑽坯看起來並不起眼,必須經過仔細的切磨、加工,才會成為我們所慣見的閃爍生輝的鑽石。因此,鑽石的車工,直接影響鑽石的價值,詳見後述。最理想的切割效果當然是保持鑽石的最大重量、盡量減少瑕疵,並充分展示鑽石的美,以使鑽石光彩照人。一般的切割過程包括以下幾個步驟: 標記(劃線):這是鑽石切割的第一步,先檢驗鑽坯、並在鑽石表面做標記,做這項工作的人有著豐富的經驗並精通加工技術。最終目的是製造出最大、最干凈、最完美的鑽石,以盡可能高地體現鑽石的價值。劃線員必須留意兩點:即既要盡量保持最大的重量,又要盡量減少內含物。劃線員利用放大鏡研究鑽坯的結構,如果是大顆粒鑽石,這項工作可能要歷時數月,對普通鑽坯則需要幾分鍾。不過,不論鑽坯如何細小,每一顆鑽石都要經過詳細的檢查以做出正確的判斷。 劃線員用印第安墨水在鑽坯上劃下標記,顯示該鑽坯要沿此線分割。通常盡可能沿鑽石的天然紋理方向劃線。 分割原石:包括劈割和鋸切。 劈割:劈割師將劃好的線的鑽坯安放在套架上,然後以另一顆鑽石沿分割線削一個凹痕,再把方邊刀放在凹痕上,以手捶在劈刀上以合適的力敲擊,鑽石會沿紋理方向被劈成兩半或多塊。 鋸切:大多數鑽石並不適宜劈開,這時需要用鋸切開,由於只有鑽石才能切割鑽石,因此鋸片是一張在邊緣塗有鑽石粉及潤滑劑的磷青銅圓片。鑽石固定在夾子上,鋸盤以高速旋轉,即可將鑽石鋸開。現代激光技術引入鑽石切割,大大提高了鑽坯的加工效率。 成型:鋸開或劈開的鑽石再送到打圓部門去打圓、成型,即按照設計要求將鑽石做成圓形、心形、橢圓形、攬尖形、祖母綠形等常見的切割花形,或其它特殊的形狀。由於鑽石是目前為止人類所認識到的最硬的天然物質,所以只有鑽石才能打磨鑽石,而且因鑽石各個方向的硬度略有不同。所以研磨時要憑借經驗,把握住鑽石的基本形態:三方體、八面體、十二面體及晶體特性。一般方法是將鑽坯高速旋轉的車床上,然後用另一臂桿上的鑽石把轉動中的鑽坯打圓。 起瓣、拋光:在一個塗有鑽石粉和潤滑油的鑄鐵圓盤上,車磨出所有瓣面(刻面),使鑽石發出誘人的光彩。研磨的過程通常是,首先在底層做出8個大面,然後做16個刻面。加尖底,共25個刻面,正確改錯了,並由此延伸出三角小面,風箏面及腰上刻面,一共33個刻面,這樣一顆圓形鑽石一共58個刻面,如果沒有底尖的小刻面則共有57個刻面。並不是每顆鑽坯都必須經過全部五道工序,這須視鑽坯的本身特點、所要達到的目標而定,如對前述的「扁平狀」鑽坯可能就不用劈割這道工序,又如加工祖母綠鑽石就不須經「打圓」的工序。然而,任何鑽石毛坯,有兩道工序是必不可少的,這就是「劃線」、「起瓣、拋光」。一顆精工切割的鑽石所產生的瓣面,其位置和角度都是經精確計算的,使鑽石發出最大的光彩。由此可見,切割世界上最堅硬的寶石——鑽石,不僅需要先進的設備,更需要切割師由豐富的經驗、高度責任心和全神貫注,才能釋放鑽石全部的靈彩。首飾櫃台里一顆鑽石,可能遺穿越過許多國家,經過若幹人之手,通過加工、鑲嵌、製作後才成為一件鑽石首飾。 隨著科學技術的進步,激光技術、電子計算機記述的引入,可以使鑽坯的設計、切磨更加精確無誤