长期以来,金刚石在人们心中占有着主体位置。金刚石经过加工构成钻石,因其精巧富丽的表面深受人们的喜欢。
在晶体学中,金刚石结构又称为金刚石立方晶体结构(diamond cubic lattice structure),原型是金刚石。在金刚石晶体中,每个碳原子都以sp3杂化轨迹与别的4个碳原子构成共价键,构成正四面体。金刚石立方晶体结构中最小的碳环是六元环,最小的闭合碳环是十元环。闭合的十元碳环很重要,它是构成晶胞的首要碳环,它的6个碳原子坐落晶胞的6个面心,其他4个坐落晶胞的内部,而另一个碳原子是晶胞的4个极点。4个极点的对角点便是四面体的别的4个极点,十元环的对角线便是晶胞的棱长。
因为金刚石中的C-C键极强,所以金刚石硬度大,熔点极高;又因为一切的价电子均被约束在共价键区域,没有自由电子,所以金刚石不导电。
纯洁的金刚石是无色通明、呈正八面体形状的固体,加工揣摩后璀璨夺目,用做装饰品。在自然界中,金刚石硬度最大,可拿来切开玻璃,也用做钻探机的钻头。
国际各地的钻石矿均具有相同的特征,因而,能够以为钻石是在较陈旧的地质历史时期构成于地幔深处,在后期火山活动中,被金伯利岩浆或钾镁煌斑岩岩浆带至地表,并赋存在金伯利岩和钾镁煌斑岩中,构成钻石原生矿。原生矿经过风化剥蚀效果,钻石被带至河流或沿海环境堆积下来,则构成钻石的次生砂矿。
自然界中天然钻十分少,大颗粒钻石更是百里挑一。一般来说,人们从1吨金刚石砂矿中,只能得到0.5克拉钻石,所以它们远不能够满意人们日益增长的需求。因而,人们便开端测验用人工合成办法来弥补天然储量的缺乏。
通用电气公司初次用HPHT法合成了小颗粒金刚石晶体。研讨人员经过加热的反响室生成金刚石,该反响室由含钴的碳化钨压砧供给压力,将锰、铁、钴、镍等金属与石墨粉配成混合粉末, 作为触媒溶剂放置于反响室中。在压强约为6GPa, 温度为1500℃的条件下,金刚石处于碳的热力学安稳态,而石墨处于亚安稳态。石墨在触媒溶剂中溶解度大于金刚石,而溶解度的差异促进石墨向金刚石晶体改变。终究,金刚石在混合粉末中成核、成长。因为自发成核、成长条件不易控制等原因,很难使用这种办法取得大体积、高质量的金刚石晶体。
人类对事物的知道是一个按部就班的进程,就像对金刚石的研讨相同,经过它的性质研讨它的组成,使用各种物理化学办法对其组成结构能够进行研讨,知道其组成结构后,又探究各种制取金刚石的办法,以使金刚石广泛地被运用于出产日子中。