世界上最坚硬的物质是什么？
金刚石金刚石的化学式为C，其晶型多为八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。没有杂质时，无色透明。当它与氧气反应时，也会生成二氧化碳，与石墨同属于碳的单质。金刚石晶体的键角为109° 28 '，是一种具有超硬、耐磨、热敏、导热、半导体、穿透等优异物理性能的晶体。被誉为“硬度之王”，宝石之王。钻石晶体的角度是54度44分8秒。传统上，人们常把加工过的产品称为钻石，而未加工的产品称为钻石。在中国，钻石的名字最早见于佛经。钻石是自然界中最坚硬的物质，最好的颜色是无色，但也有特殊的颜色，如蓝色、紫色、金黄色等。这些颜色的钻石在钻石中是稀有珍贵的。印度是历史上最著名的钻石生产国。现在世界上很多著名的钻石，比如“光之山”、“丽晶”、“奥尔洛夫”，都来自印度。钻石的产量非常稀缺，成品钻石通常是开采量的十亿倍，所以价格非常昂贵。抛光钻石通常为圆形、矩形、方形、椭圆形、心形、梨形和橄榄尖形。世界上最重的钻石是库里南，1905年产于南非，重3106.3克拉。它被分割成9颗小钻石，其中一颗被称为“非洲之星”的库里南1至今仍居世界首位。
晶体结构:晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有2组8个C原子。
钻石钻石通常有黄色、棕色、蓝色、绿色和粉色，但无色的更受青睐。世界上有10颗重量超过620克拉(124克)的特大宝石级钻石，其中最大的库里南重达3106克拉(621.35克)，尺寸为5×6.5×65438。中国长林钻石，重158.786克拉，于1977年在山东省临沭县发现，被列为世界著名钻石。世界上主要的钻石产地有澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联、南非、巴西、纳米比亚、加纳、中非、塞拉利昂和中国。
它是莫氏矿物硬度等级中的第十级。
附:中国出产的巨钻和大钻；
在1971以来的二十年里，中国发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的钻石。发现时间的顺序如下:
[1]1971 9月25日，在江苏省宿迁公路旁发现了一颗重达52.71克拉的钻石。
[2]1977 65438+2月21日，在山东省临沭县长林大队，女队员魏发现1颗重158.786克拉的优质巨钻，全部透明，色泽微黄，堪称“中国之最”。它被命名为“常林钻石”
[3]1981 05年8月15日，在山东郯城陈埠发现一颗124.27克拉的巨型钻石。它被命名为“陈布1号”。
[4]1982年9月，山东郯城陈埠发现一颗96.94克拉的钻石。
[5]1983年5月，山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的钻石。
[6]1983 165438+10月14山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨型钻石，命名为“蒙山一号”。
钻石根据1987的资料，我国主要的钻石成矿区有:①辽东-济南成矿区，中生代和中生代有金伯利岩。(2)鲁西、苏北、皖北为成矿区，下古生界可能存在多期金伯利岩。③金伯利岩在山西、河南、河北矿区的太行山、嵩山、五台山均有发现。④湘、黔、鄂、川成矿区，在湖南水原流域发现4个具有工业价值的金刚石砂矿。
湖南钻石产于湖南常德的丁家岗、桃源、前阳。湖南钻石以砂矿为主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位较低，但品质较好，宝石级钻石约占40%。相传明朝时，湖南沅江流域有零星的金刚石发现，50年代开始大规模探矿。钻石在沅江全水域都有分布，但有开采价值的只有常德丁家岗、桃源县车溪冲、溆浦县新庄垅(千阳)、沅陵县窑头四处。
湖南的钻石颜色深浅不一，内外差异明显，呈条带状和斑点状分布。其棕系列钻石晶体呈黄褐色，内部洁净，表面有大量棕点。褐色斑点有黄色、黄褐色、棕色、黑色等。，主要分布在金刚石的腐蚀表面。褐色主要是由自然界中放射性粒子的照射造成的。金刚石整体粒度较小，但质地较好，以单晶为主，约占总产量的98%；晶体比较完整，主要是八面体、十二面体和六面体；大多数晶体是浅色透明或黄色、棕色等。粒重小于28mg，一般10.9 ~ 15mg；22%的晶体含有包裹体；60%晶体表面有裂纹，表面溶解不重。
历史
直到19世纪中叶，人们仍将钻石视为神奇的石头。在所有已知的4200种矿物中，为什么钻石最坚硬？钻石在哪里生产，如何生产？这一切，当时的人们是完全不知道的。
人类与钻石打交道的历史由来已久。早在1世纪，罗马文献中就有关于钻石的记载。当时的罗马人并不把钻石当作装饰宝石，只是因为钻石硬度无与伦比，才把它当作雕刻工具。
后来随着技术的发展，钻石作为珠宝的宝石，价格越来越贵。到了15世纪，一些欧洲城市，如巴黎、伦敦和安特卫普(比利时北部的一个城市)，已经可以看到一些工匠用钻石粉打磨大钻石，加工钻石。
作为一种宝石，钻石越来越贵。然而，对金刚石的科学研究相对缓慢。一个重要原因是长期以来没有发现有钻石的“矿”。已经发现的钻石都是在印度和巴西的河沙和沙砾中侥幸收集的，数量很少，非常稀少。尤其是高品质的钻石，价格极其昂贵，只有王公贵族才能买得起。在那种情况下，研究如此昂贵的钻石几乎是不可能的。
事情在19世纪发生了变化。1866年，一个名叫伊拉斯谟·雅各比(erasmus Jacobi)的男孩，住在南非的一个农场里，他在奥兰治河的沙滩上玩耍，偶然捡到了一块重21.25克拉(4.25克)的钻石。克拉，宝石的重量单位，1克拉= 0.2克)。这颗钻石随即被英国殖民总督送往巴黎的国际博览会(1867 ~ 1868)，并被命名为“尤里卡”(希腊语，意为“我找到了”)。
听到南非发现钻石的消息，成千上万的勘探者涌向奥兰治河，形成了寻找钻石的狂潮。其中有一对兄弟名叫伯纳特，他们很快在金伯利附近发现了一个钻石矿。
钻石矿的发现意义重大。通过研究矿山的地质结构，就有可能知道钻石可能在哪里形成。
生产地点
如前所述，伯纳特兄弟在1870发现了金伯利钻石矿。正是这一发现让人们知道了什么样的岩石中可能含有钻石。
原来是远古时期岩浆冷却后形成的火山岩。然后，研究人员发现，除了钻石之外，这种火山岩中还含有两种叫做石榴石和橄榄石的矿物。因此，在那些出产石榴石和橄榄石的地方，找到钻石矿的可能性更大。因此，石榴石和橄榄石成为寻找钻石的“指示矿物”。
根据指示矿物寻找钻石矿的方法不是某一天突然发现的。20世纪70年代，美国史密森学会的地球化学家约翰·詹尼(John Gianni)在仔细研究了石榴石和钻石之间的关系后，发表了他的研究成果。然而，在此之前，也就是在20世纪50年代，德比尔斯公司的地质学家就已经根据指示的矿种在世界各地寻找钻石矿。
目前，世界各地都有钻石矿。其中，澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是五大著名的钻石产地。
美国马萨诸塞大学地球物理学家史蒂文·哈格蒂(Steven Hagarty)博士研究了1999年世界各地含有钻石的熔岩年龄，发现这些含有钻石的熔岩是由过去至少7个不同时期从各地喷出的岩浆形成的，最古老的熔岩形成于约10亿年前。在这7次岩浆喷发中，非洲和巴西从6543.8+0.2亿年前到8000万年前喷出的岩浆中所含钻石最多。当时是恐龙时代鼎盛时期的中生代白垩纪。含钻石的熔岩，最晚是2200万年前喷出的岩浆形成的。至于之后形成的熔岩是否含有钻石，目前还不确定。
钻石开采
原生金刚石位于地下深处(130-180 km)，处于高温(900-1300℃)、高压(45-60)&；215;结晶年龄为65438±008 pa，赋存于金伯利岩或榴辉岩中，形成时代较长。南非金伯利矿，橄榄岩钻石形成于约33亿年前，几乎与地球同龄；澳大利亚的阿盖尔矿、博茨瓦纳的奥拉布矿和榴辉岩型钻石的年龄分别为654.38±0.58亿年和9.9亿年。隐藏在如此大的地下深度上亿年的钻石晶体将不得不帮助火山爆发，熔岩流将含有钻石的岩浆带到地球近地表，或者迁移到河沙中很长一段时间。前者形成原生管状矿石和情人环，后者形成冲积矿石。这些矿体经过艰苦开采，需要经过多重处理才能从中得到奇特的原石。只有20%左右的毛坯钻石可以作为珠宝首饰的钻石毛坯，大部分只能用于切割、打磨、抛光等工业用途。粗略估计，至少要开采加工250吨矿石才能得到1ct重的钻石，回收率相当低。如果要从成品钻石中挑选漂亮的钻石，两者之间的比例更是悬殊。
钻石的特性
如果任何两种不同的矿物相互雕刻，其中一种会被损坏。有一种矿物可以划伤其他所有矿物，但是没有一种矿物可以划伤它。这是钻石。
为什么钻石的硬度这么大？
直到18世纪下半叶，科学家才搞清楚了构成钻石的“材料”。如上所述，早在公元1世纪，就有关于钻石的记载。然而，在随后的1600年里，人们一直不知道钻石的成分是什么。
直到18世纪70、90年代，法国化学家拉瓦锡(1743 ~ 1794)等人进行了在氧气中燃烧钻石的实验，发现得到的是二氧化碳气体，即氧和碳结合的物质。这里的碳来自钻石。最后，这些实验证明了金刚石的材料是碳。
知道了钻石的成分是碳，仍然不能解释为什么钻石有这么大的硬度。比如制作铅笔芯的材料是石墨，成分也是碳。然而，石墨是一种比人指甲还软的矿物。为什么钻石和石墨如此不同？
这个问题由英国物理学家威廉·布拉格父子在1913中回答。布拉格父子用X射线观察钻石，研究钻石晶体中原子的排列。他们发现，在钻石晶体中，每个碳原子都与周围的四个碳原子紧密结合，形成紧密的三维结构。这是一种在其他矿物中从未见过的特殊结构。而且这种致密的结构使得金刚石的密度约为每立方厘米3.5克，约为石墨的1.5倍。正是这种致密的结构使得金刚石具有最大的硬度。换句话说，钻石是碳原子挤压形成的矿物。
金刚石的光学特性
(1)光学识别钻石的亮度具有非常高的反射率，其反射临界角小，全反射范围广，光线容易发生全反射，反射光量大，从而产生非常高的亮度。
(2)闪烁钻石的闪烁是闪光，即钻石或光源与观察者相对运动时，表面反射并闪烁白光。无色、透明、结晶良好的八面体或曲面钻石即使不经过切割和研磨也能表现出良好的闪烁性。
(3)色散或火钻石的各种晶面就像一个棱镜，能把通过折射、反射、全反射进入晶体的白光分解成白光的构成色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
(4)光泽，像钻石一样坚硬、平整、光亮，对白光有特别强的反射作用，这种非常有特征的反射作用称为钻石光泽。
钻石原料
钻石的原料是古代的浮游生物！？
碳是一种常见元素。动物和植物体内含有大量的碳，甚至在空气中也是如此。我们的身体也不例外，其中也含有大量的碳原子。人体大约含有18%的碳。
然而，虽然碳是地面上常见的元素，但在地球上却非常罕见。根据对太阳光谱和坠落地球的陨石的分析，推测构成地球的化学元素最多的是氧，其次是硅、铝和铁。这四种元素占地球总质量的87%；如果加上钙、钠、钾，总* * *占96%。剩下的4%是包括碳在内的所有其他元素。
另外，构成地球的元素，质量越大，越倾向于向地心聚集。碳是一种比较轻的元素，集中在地表附近，所以地球深处基本没有碳。日本东京大学物理性质研究所专门研究地球深层结构的Yasuhiko Yagi教授说:“自从46亿年前地球诞生以来，其中的碳就极其匮乏。所以地球内部形成钻石的原料不会很多。”
另一方面，科学家通过同位素分析也知道，至少有一部分构成钻石的物质属于有机物遗留的碳。这意味着随着构造板块的运动，几亿到几十亿年前沉积在海底的浮游生物(动物和植物)的遗骸被从沉积层带到了地球内部，那里可能会形成钻石。
八木教授说:“简而言之，碳是地球内部的微量元素，所以钻石极其稀少也就不足为奇了。”[编辑本段]标识
随着社会对珠宝钻石的需求越来越大，人造钻石等假钻石不断扩大市场，甚至一些珠宝经营者也分不清其中的区别。下面介绍几种鉴别钻石真伪的简单方法。
1，钻石的单折射
钻石的单折射是由其本质特征决定的。而其他天然宝石或人造宝石大多是双折射的。假钻石用10倍的放大镜观察，很容易看到棱角重叠，从稍斜的正面同时露出两个底光。如果双折射的差异较小，比如锆石，也可以看到重叠底光的图像。
2.钻石的吸附
钻石对油脂和污垢有一定的亲和力，即油污容易被钻石吸附。所以用手指摸钻石会有黏黏的感觉，手指好像也有黏黏的感觉。这是任何宝石都没有的。这种方法需要训练才能掌握其中的细微差别。
3、直线的特点
钻石的表面被打磨得非常光滑。用笔蘸墨水，在钻石上画十字。如果是真的钻石，表面会留下平滑连续的线条，这种线条的特征就是直线。伪造品会留下一条条圆点线。用这种方法观察应该借助于放大镜。
4.独特的钻石光泽
在100度的白炽灯光下，通过与赝品对比，很容易看出哪颗钻石有钻石光泽。这种方法不应在太暗或太强的光线下进行。
5、根据钻石的比重(密度)检测。
钻石的密度约为每立方厘米3.5克，而其他“疑似钻石”的密度一般约为每立方厘米3.25克。如果将“疑似钻石”浸泡在二碘甲烷溶液(密度为3.35克)中，它会因其他东西而漂浮，因钻石而下沉。[编辑此段]钻石和石墨的区别
石墨和金刚石都属于单质碳，化学性质完全相同，但金刚石和石墨不是同一种物质，它们是由相同元素组成的同素异形体。不同的是物理结构特征。
两者的化学式都是c。
石墨原子之间形成的正六边形是平面结构，呈片状。
金刚石原子具有三维正四面体结构和金字塔结构。【编辑本段】高硬度人造钻石美国通用电气公司研发中心合成了单位体积原子密度超过现有任何固体物质的人造钻石，其硬度超过天然钻石，是世界上最坚硬的材料。它含有99%的碳13同位素与天然钻石。据科学家观察，随着碳同位素密度13的增加，原子之间的距离会略有减小，这使得人造钻石的硬度超过了原子排列稍松散的天然钻石。在合成人造钻石的过程中，科学家们首先通过化学蒸发将富含碳同位素13的甲烷气体中的碳沉淀为小钻石碎片，然后使用非常高的压力将这些小碎片分解并重结晶为最大重量为3克拉的块状钻石。