㈠ 为什么钻石很坚硬但是很脆呢
刚则易折!钻石莫氏硬度为10,说明足够坚硬,但是它也具有脆性。而且本身也有解理面,像钻石切割就要用到它的解理面,和脆性等特征。我是这么理解的!
㈡ 钻石的硬度是多少
钻石的莫氏硬度为10,它是自然界中已知硬度最大的物质。而钻石指的是经过琢磨的金刚石,是在地球深部高压、高温条件下逐渐形成的一种由碳元素组成的单质晶体。
钻石被称为“宝石之王”,它是世界上最珍贵的宝石,也是宝石中唯一由单一元素组成、成分最简单的、具有立方结构的天然晶体。
钻石的成分和常见的媒、铅笔芯、糖的成分基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,会逐渐结晶形成石墨,同时在高温、极高气压以及还原环境下,就会结晶形成珍贵的钻石。
㈢ 为什么钻石最坚硬
钻石的硬度如此之大,和它们内部的原子分布有着直接的关系,原子排布的越致密,物质的硬度就越大。
其实钻石内部也没什么特别的东西,就只是一堆碳原子而已,碳原子是自然界中非常常见的原子。石墨里面也都是这样的碳原子,如果从微观上来说,钻石和石墨简直就是亲得不能再亲的兄弟俩。
但是石墨是什么东西?我们写字的铅笔里含有很多的石墨,石墨是一种非常柔软的物质,比我们的指甲还要软,大家都是碳原子构成的物质,怎么就差这么多呢?
石墨和钻石之所以差别这么大,都是因为内部碳原子的站位问题。我们知道,在平面结构中,最稳定的形状就是三角形,但是在三维立体结构中,最稳定的结构当属钻石中碳原子的排列分布。
钻石内部的每个碳原子周围都有4个碳原子和它手拉着手紧紧地靠在一起,这样致密的三维结构是自然界中任何一种物质都比不上的。
钻石的密度可达每立方厘米3.5克,这可是石墨的1.5倍,比起石墨来,钻石内部的“原子平均占地面积”可谓非常紧张。
地方不够,结构来凑,正是如此,被挤得满满当当的碳原子才缔造出了自然界最硬的物质。
有压力才有动力,钻石的硬度可以说都是被挤出来的。
不过硬度大不代表强度也大啊!钻石只是不容易划出痕迹而已,它们掉地上一样会碎,它们也一样会被切割成不同的形状。
㈣ 钻石为什么这么硬
钻石的成分和晶体结构
钻石的主要成分是碳(C), 含C量96%-99.9%。即使很纯净的钻石也含有0.001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外,其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在,钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。
氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分,N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心,可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(0.05%-0.3%)。 Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在,Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。
Ⅱ型钻石含N量较少(<0.05%),N呈自由状态存在。Ⅰ型和Ⅱ型钻石在某些物理性质上有所不同。自然界的钻石绝大部分是Ⅰ型钻石。
钻石为等轴晶系,晶体结构为立方面心格子,晶胞参数a°=3.56A(1A=1mm/1千万)(见左图)。C原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心,并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个C原子,每个C原子都与周围四个C原子相连接,每两个相邻C原子之间的距离都相等(1.54A)。这种结构C原子间形成极其牢固的共价键, 要分开这种化学健必须给以很大的能量。这就决定了金刚石具有一些特殊的性质,如极高的硬度和化学稳定性。
钻石的晶形最常见的是八面体,其次是菱形十二面体,较少见的是立方体。此外,可长成各种复杂形态的聚形或歪晶。
㈤ 钻石是否很坚硬
你也许不曾想到,黑色的石墨和亮闪闪的金刚石其实是由同一种元素——碳构成的,只是它们的外表和性质大不相同。
石墨的质地非常软,只要在纸上轻轻一划,就会留下灰黑色的痕迹,铅笔芯就是用石墨制造的。金刚石是所有自然物质中硬度最高的:人们用镶着金刚石的刀来切割玻璃,无不“迎刃而解”;钻探机的钻头上镶着金刚石,能大大加快向地下钻进的速度;金刚石还能用来加工各种硬度较高的金属。
石墨和金刚石都是碳元素构成的,为什么它们的性质相差如此悬殊呢?
原来,石墨中的碳原子是成层排列的,每层原子之间的A合力很小,就像一副叠起来的扑克牌,很容易滑动、散开。而金刚石中的碳原子是整齐排列的立体结构,每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子连接,构成一个牢固的结晶体,因而显得特别坚硬。
天然金刚石的产量很少,只有在非常高的温度和巨大的压力之下,地下熔岩里的碳才有可能形成金刚石。由于它产量少、价格贵,人们往往会利用高温高压来合成人造金刚石。
㈥ 都知道钻石的硬度特别高,但你知道钻石是怎么形成的吗
钻石的形成是在压力4.5-6.0Gpa,相当于在150-200千米的深度,温度在1500度之间下形成的晶体状物。
㈦ 钻石有多硬
钻石的硬度:摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。
金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。
由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或激光(比如532nm或者1064nm波长激光)来进行。金刚石的密度为3.52g/cm,折射率为2.417(在500纳米光波下),色散率为0.044。
(7)钻石硬怎么扩展阅读
钻石的化学性质:
金刚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。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。
钻石的稳定性:
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,具有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。
世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石都超过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,于1977年被山东临沭县常林大队女社员魏振芳发现,后列为世界名钻。世界金刚石主要产地有南非、澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯。
㈧ 钻石这么硬,是用什么来切割的啊!
切磨过程: 一颗钻坯看起来并不起眼,必须经过仔细的切磨、加工,才会成为我们所惯见的闪烁生辉的钻石。因此,钻石的车工,直接影响钻石的价值,详见后述。最理想的切割效果当然是保持钻石的最大重量、尽量减少瑕疵,并充分展示钻石的美,以使钻石光彩照人。一般的切割过程包括以下几个步骤: 标记(划线):这是钻石切割的第一步,先检验钻坯、并在钻石表面做标记,做这项工作的人有着丰富的经验并精通加工技术。最终目的是制造出最大、最干净、最完美的钻石,以尽可能高地体现钻石的价值。划线员必须留意两点:即既要尽量保持最大的重量,又要尽量减少内含物。划线员利用放大镜研究钻坯的结构,如果是大颗粒钻石,这项工作可能要历时数月,对普通钻坯则需要几分钟。不过,不论钻坯如何细小,每一颗钻石都要经过详细的检查以做出正确的判断。 划线员用印第安墨水在钻坯上划下标记,显示该钻坯要沿此线分割。通常尽可能沿钻石的天然纹理方向划线。 分割原石:包括劈割和锯切。 劈割:劈割师将划好的线的钻坯安放在套架上,然后以另一颗钻石沿分割线削一个凹痕,再把方边刀放在凹痕上,以手捶在劈刀上以合适的力敲击,钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。 锯切:大多数钻石并不适宜劈开,这时需要用锯切开,由于只有钻石才能切割钻石,因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片。钻石固定在夹子上,锯盘以高速旋转,即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割,大大提高了钻坯的加工效率。 成型:锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型,即按照设计要求将钻石做成圆形、心形、椭圆形、揽尖形、祖母绿形等常见的切割花形,或其它特殊的形状。由于钻石是目前为止人类所认识到的最硬的天然物质,所以只有钻石才能打磨钻石,而且因钻石各个方向的硬度略有不同。所以研磨时要凭借经验,把握住钻石的基本形态:三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上,然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。 起瓣、抛光:在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,车磨出所有瓣面(刻面),使钻石发出诱人的光彩。研磨的过程通常是,首先在底层做出8个大面,然后做16个刻面。加尖底,共25个刻面,正确改错了,并由此延伸出三角小面,风筝面及腰上刻面,一共33个刻面,这样一颗圆形钻石一共58个刻面,如果没有底尖的小刻面则共有57个刻面。并不是每颗钻坯都必须经过全部五道工序,这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定,如对前述的“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序,又如加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。然而,任何钻石毛坯,有两道工序是必不可少的,这就是“划线”、“起瓣、抛光”。一颗精工切割的钻石所产生的瓣面,其位置和角度都是经精确计算的,使钻石发出最大的光彩。由此可见,切割世界上最坚硬的宝石——钻石,不仅需要先进的设备,更需要切割师由丰富的经验、高度责任心和全神贯注,才能释放钻石全部的灵彩。首饰柜台里一颗钻石,可能遗穿越过许多国家,经过若干人之手,通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石首饰。 随着科学技术的进步,激光技术、电子计算机记述的引入,可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误