金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石,它是壹種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅硬的物質。金剛石的用途非常廣泛,例如:工藝品、工業中的切割工具。碳可以在高溫、高壓下形成金剛石。
在以前,有壹些匠人(壹般為鉅瓷匠人),專門用這種工具在破損的瓷器上鉆孔,用來修補碎了的瓷器(這種工藝稱為“鋦”),如碗,瓶等。“沒有金剛鉆,別攬瓷器活”。
把任何兩種不同的礦物互相刻劃,兩者中必定會有壹種受到損傷。有壹種礦物,能夠劃傷其他壹切礦物,卻沒有壹種礦物能夠劃傷它,這就是金剛石。
金剛石為什麽會有如此大的硬度呢?
直到18世紀後半葉,科學家才搞清楚了構成金剛石的“材料”。如前所述,早在公元1世紀的文獻中就有了關於金剛石的記載,然而,在其後的1600多年中,人們始終不知道金剛石的成分是什麽。
直到18世紀的70至90年代,才有法國化學家拉瓦錫(1743~1794)等人進行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗,結果發現得到的是二氧化碳氣體,即壹種由氧和碳結合在壹起的物質。這裏的碳就來源於金剛石。終於,這些實驗證明了組成金剛石的材料是碳。
知道了金剛石的成分是碳,仍然不能解釋金剛石為什麽有那樣大的硬度。例如,制造鉛筆芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨卻是壹種比人的指甲還要軟的礦物。金剛石和石墨這兩種礦物為什麽會如此不同?
這個問題,是在1913年才由英國的物理學家威廉·布拉格和他的兒子做出回答。布拉格父子用X射線觀察金剛石,研究金剛石晶體內原子的排列方式。他們發現,在金剛石晶體內部,每壹個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結合,形成壹種致密的三維結構。這是壹種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結構。而且,這種致密的結構,使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克,大約是石墨密度的1.5倍。正是這種致密的結構,使得金剛石具有最大的硬度。換句話說,金剛石是碳原子被擠壓而形成的壹種礦物。
寶石級金剛石,又稱鉆石,光澤燦爛,晶瑩剔透,被譽為“寶石之王”,價值昂貴,是世界公認的第壹貨品,其占有程度和消費水平往往被視為是衡量個人和國家經濟富裕程度的標誌。達不到寶石級的金剛石(工業用金剛石),以其超硬性廣泛用於機電、光學、建築、交通、冶金、地勘、國防等工業領域和現代高、新技術領域。
19世紀中葉,人們把金剛石視為壹種神奇的石頭。在已知的全部大約4200種礦物中,金剛石為什麽會最堅硬?金剛石是在何地、如何產生出來的?所有這些,當時的人們還都全然不知。
人類同金剛石打交道有悠久的歷史。早在公元1世紀,當時羅馬的文獻中就有了關於金剛石的記載。那時,羅馬人還沒有把金剛石當做裝飾用的寶石,只是利用它們無比的硬度,當做雕琢工具使用。
後來,隨著技術的進步,金剛石才被當作寶石用於飾品,而且價格越來越昂貴。到了15世紀,在歐洲的壹些城市,如巴黎、倫敦和安特衛普(比利時北部城市)等,已經能夠看到壹些匠人利用金剛石的粉末來研磨大塊金剛石,對金剛石進行加工。
金剛石作為寶石越來越昂貴,然而,對金剛石的科學研究卻相對比較遲緩。壹個重要原因就是,長期以來始終未能發現儲藏有金剛石的“礦山”,已經發現的金剛石全都是在印度和巴西等地的河沙及碎石中靠運氣采集到的,數量極少,十分稀罕。特別是高品質的金剛石,極其昂貴,只有王公貴族才享用得起。對如此昂貴的金剛石進行研究,在那樣壹種情況下,幾乎是不可能的。
進入19世紀,情況才有了變化。1866年,住在南非壹家農場的壹位叫做伊拉茲馬斯·雅可比的少年在奧蘭治河灘上玩耍,無意中撿到壹塊重達21.25克拉(4.25克。克拉,寶石的重量單位,1克拉=0.2克)的金剛石原石。那粒金剛石立即被英國的殖民總督送到巴黎的萬國博覽會(1867~1868)上展覽,並取名為“尤瑞卡”(希臘語,意思是“我找到了”)。
物理性能:是天然礦物中的最高硬度,其脆性也相當高,用力碰撞仍會碎裂。源於古希臘語Adamant,意思是堅硬不可侵犯的物質,是公認的寶石之王。鉆石的。也就是說,鉆石其實是壹種密度相當高的碳結晶體。