金刚石化学式以及金刚石原石结构性质分析

金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身,它是一种由碳元素组成的矿物,是碳元素的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。也是贵重宝石。2018年12月,加拿大出土了一颗重量高达552克拉的黄色钻石,这使它成为了在北美洲发现的最大的一颗钻石。

金刚石原石


金刚石化学性质
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,是指经过琢磨的金刚石。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。

金刚石结构示意图


金刚石结构性质
金刚石结构分为;等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。
在钻石晶体中,碳原子按四面体成键方式互相连接,组成无限的三维骨架,是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强,所以所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以钻石不仅硬度大,熔点极高,而且不导电。在工业上,钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具,形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品,其价格十分昂贵。
钻石的摩氏硬度为10;由于在自然界物质中硬度最高,钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为3.52g/立方厘米,折射率为2.417,色散率为0.044。

金刚石


金刚石光学性质
金刚石亮度(Brilliance)金刚石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。
金刚石闪烁(Scintillation)金刚石的闪烁就是闪光,即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石,即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。
金刚石色散或出火(Dispersion or fire)金刚石多样的晶面象三棱镜一样,能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。
金刚石光泽(Luster)刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈,而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

金刚石稳定性
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。

金刚石化学式
金刚石(其中纯洁的叫钻石)的化学式C—-4个C(碳原子),空间结构为稳定的正三棱锥交替链接而成.金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,N个C的聚合体。只能用它的元素符号加注释来表明[C(金刚石)]。
钻石便是咱们常说的金刚石 ,它是一种由碳元素组成的矿藏。金刚石是自然界中最坚固的物质,因而也就具有了许多重要的工业用途,如精细研磨材料、高硬切割东西、各类钻头、拉丝模。还被作为许多精密仪器的部件。金刚石与石墨同归于碳的单质。是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能,素有“硬度之王”和宝石之王的美称,金刚石的结晶体的视点是54度44分8秒。
20世纪50年代,美国以石墨为原料,在高温高压下成功制造出人工金刚石。人工金刚石现已广泛用于出产和日子中,尽管造出大颗粒的金刚石还很困难(所以大颗粒的天然金刚石依然价值连城),可是现已可以制成了金刚石薄膜。
金刚石的结构在地球上产出的多为正四面体,六面体与十二面体的等轴体的结构。而在空间陨落的陨石金刚石体是一种立方体的六方晶系的六轴晶相,属六方晶系陨石金刚石。

PS:化学式:化合物的化学式就是表示该化合物的组成元素以及各组成元素的比例。离子化合物的化学式是各元素的最简整数比。共价化合物有两种化学式:实验式表示各元素最简整数比;分子式,又称真实公式,表示各元素在化合物中的真实数量,可用学过的元素符号书写化学式。如果某一元素在化合物中不止一个,那么就需要在该元素符号右下方写上数字来表示该元素在化合物中的数量。

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