“鉆石”一詞源自希臘語(yǔ)“ adamao ”，意思是“我馴服”或“我制服”或相關(guān)的單詞“ adamas ”，意思是“堅(jiān)硬的鋼”或“堅(jiān)硬的物質(zhì)”。

        每個(gè)人都知道鉆石堅(jiān)硬而美麗，但您是否知道鉆石可能是您可能擁有的古老的材料？雖然發(fā)現(xiàn)鉆石的巖石可能有50到16億年的歷史，但鉆石本身大約有33 億年的歷史。這種差異來(lái)自這樣的事實(shí)：火山巖漿凝固成巖石后，發(fā)現(xiàn)鉆石并沒(méi)有創(chuàng)造出來(lái)，而只是將鉆石從地幔中運(yùn)送到了地表。鉆石也可能在高壓和高溫下在隕石部位形成影響。撞擊時(shí)形成的鉆石可能相對(duì)“年輕”，但有些隕石中含有星塵（恒星死亡產(chǎn)生的碎片），其中可能包括鉆石晶體。已知一種這樣的隕石含有超過(guò)50億年歷史的微小鉆石。這些鉆石比我們的太陽(yáng)系還要老。

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        從碳開(kāi)始

        要了解鉆石的化學(xué)性質(zhì)，需要對(duì)碳元素有基本的了解。一個(gè)中性碳原子的核中有六個(gè)質(zhì)子和六個(gè)中子，由六個(gè)電子平衡。碳的電子殼構(gòu)型為1s 2 2s 2 2p 2。碳的化合價(jià)為4，因?yàn)榭梢越邮芩膫€(gè)電子來(lái)填充2p軌道。鉆石由通過(guò)強(qiáng)化學(xué)鍵，共價(jià)鍵與其他四個(gè)碳原子連接的碳原子重復(fù)單元組成。每個(gè)碳原子都位于一個(gè)剛性的四面體網(wǎng)絡(luò)中，在該網(wǎng)絡(luò)中它與其相鄰的碳原子等距。鉆石的結(jié)構(gòu)單元由八個(gè)原子組成，基本上排列成一個(gè)立方體。該網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定且堅(jiān)固，這就是為什么鉆石如此堅(jiān)硬且熔點(diǎn)高的原因。

        實(shí)際上，地球上所有的碳都來(lái)自恒星。研究金剛石中碳的同位素比可以追蹤碳的歷史。例如，在地球表面，同位素碳12和碳13 的比率與星塵的比率略有不同。此外，某些生物過(guò)程會(huì)根據(jù)質(zhì)量主動(dòng)地對(duì)碳同位素進(jìn)行分類，因此生物中存在的碳的同位素比與地球或恒星的同位素比不同。

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        因此，眾所周知，大多數(shù)天然鉆石的碳是近來(lái)自地幔的，但少數(shù)鉆石的碳是微生物的再循環(huán)碳，是由地殼通過(guò)板塊構(gòu)造學(xué)形成的鉆石。隕石產(chǎn)生的一些微小的鉆石是從撞擊點(diǎn)的碳中獲得的。隕石中的一些鉆石晶體仍然是來(lái)自恒星的。

        晶體結(jié)構(gòu)

        鉆石的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方或FCC晶格。每個(gè)碳原子在規(guī)則四面體（三角形棱柱）中連接四個(gè)其他碳原子。基于立方形式及其高度對(duì)稱的原子排列，鉆石晶體可以發(fā)展為幾種不同的形狀，稱為“晶體習(xí)性”。常見(jiàn)的晶體習(xí)慣是八面八面體或菱形。鉆石晶體還可以形成立方體，十二面體以及這些形狀的組合。

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        除了兩個(gè)形狀類別，這些結(jié)構(gòu)都是立方晶體系統(tǒng)的表現(xiàn)。一個(gè)例外是稱為金鋼石的扁平形式，它實(shí)際上是一種復(fù)合晶體，另一個(gè)例外是一類蝕刻晶體，其表面呈圓形并且可能具有細(xì)長(zhǎng)的形狀。真正的鉆石晶體不會(huì) t的臉完全光滑，但可能會(huì)凸起或縮進(jìn)稱為“ trigons”的三角形。鉆石在四個(gè)不同方向上均具有完美的解理效果，這意味著鉆石將沿這些方向整齊地分開(kāi)，而不是呈鋸齒狀破裂。 切割線是由金剛石晶體沿其八面體的平面比在其他方向上具有較少的化學(xué)鍵形成的。鉆石切割器利用劈紋線切割切面寶石。

        石墨僅比金剛石穩(wěn)定幾個(gè)電子伏特，但轉(zhuǎn)化的激活勢(shì)壘所需的能量幾乎等于破壞整個(gè)晶格并重建它。因此，一旦形成金剛石，由于勢(shì)壘太高，它將不會(huì)重新轉(zhuǎn)化為石墨。據(jù)說(shuō)鉆石是亞穩(wěn)態(tài)的，因?yàn)樗鼈冊(cè)趧?dòng)力學(xué)上而不是熱力學(xué)上穩(wěn)定。在形成鉆石所需的高壓和高溫條件下，其形狀實(shí)際上比石墨更穩(wěn)定，因此在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間里，碳質(zhì)沉積物可能會(huì)緩慢結(jié)晶為鉆石。