在自然界，有一種礦物叫做“金剛石”。大部分的金剛石是黑色不透明，或者有很多裂紋包裹體，只有小部分金剛石透明若水，達(dá)到了作為寶石原料的要求，叫做寶石金剛石。經(jīng)過(guò)琢磨加工的寶石金剛石，就是女性們夢(mèng)寐以求的寶石之王——鉆石。寶石金剛石之所以這樣珍貴，是由于它不僅特別稀少，而且具備寶石所應(yīng)有的一切條件。

金剛石的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，這是它作為寶石的一優(yōu)越條件。金剛石的化學(xué)成分是碳，與石墨、煤的化學(xué)成分一樣，但由于金剛石的結(jié)構(gòu)與它們不同，非常穩(wěn)定（如圖1），使得性質(zhì)有何大差異。在空氣中，金剛石并不像煤那樣容易燃燒，必須達(dá)到850~1000℃的高溫才能燃燒，形成二氧化碳而毫無(wú)殘?jiān)＝饎偸粌H在空氣中穩(wěn)定，強(qiáng)酸強(qiáng)堿也不能腐蝕它，甚至將金剛石放在酸堿溶液中煮沸，它也絲毫不變。因此，當(dāng)采到的寶石金剛石表面附有雜質(zhì)時(shí)，不用機(jī)械方法清除，以免損害寶石，這時(shí)可以用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿長(zhǎng)時(shí)間浸泡，溶去雜質(zhì)，而金剛石毫不受損。

 

圖1

 

金剛石是世界上最硬的物質(zhì)。它可以刻劃任何東西，包括堅(jiān)硬的玉石。因此，寶石金剛石加工成的鉆石堅(jiān)固耐久，永遠(yuǎn)閃光發(fā)亮而不變，因?yàn)樗哪ス獗砻娌粫?huì)被劃傷或磨光。必須注意的是，金剛石雖然很硬，但卻非常脆，容易被打碎，這一點(diǎn)是很多人所不了解的，因此在加工琢磨及佩戴鉆石首飾時(shí)，都必須當(dāng)心。

高的折射率是使金剛石成為極珍貴寶石的另一個(gè)原因。金剛石的折射率高達(dá)2.4左右，這幾乎是世界上透明物質(zhì)中折射率最高的。物質(zhì)反光能力隨折射率的增高而增大，因此，鉆石的磨光表面能大量反射外界光線。按照現(xiàn)代科學(xué)設(shè)計(jì)的型式磨制出的鉆石，能把表面上及射入內(nèi)部的光全部反射出去，使整個(gè)鉆石閃爍著耀眼的光芒。由于射到鉆石上的光全部都被反射出來(lái)，鉆石看起來(lái)像鍍銀似的（如圖2），幾乎看不出是透明的。

 

圖2

 

金剛石的色散很大，即對(duì)于不同波長(zhǎng)的色光，折射率的差別很大。由圖4可以看到，一束白光射入琢磨好的鉆石中時(shí)，因折射率不同，長(zhǎng)波的紅光和短波的藍(lán)光會(huì)分開(kāi)，經(jīng)兩次內(nèi)部反射透出鉆石時(shí)，紅光和藍(lán)光就離得很遠(yuǎn)。由于這種色散現(xiàn)象，使鉆石呈現(xiàn)五顏六色的閃光，顯得異常美觀。

金剛石在生長(zhǎng)過(guò)程中，因含有不同化學(xué)微量元素，導(dǎo)致晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，從而使鉆石呈現(xiàn)不同顏色（如圖3）。比如，當(dāng)?shù)尤〈@石晶體中的某些碳原子時(shí)（每一百萬(wàn)個(gè)碳原子中，有一百個(gè)被取代），開(kāi)始吸收藍(lán)，紫色光線，因而使鉆石呈現(xiàn)黃色；鉆石在形成過(guò)程中，吸收微量硼元素，鉆石便顯天藍(lán)色；在晶體形成過(guò)程中，晶格結(jié)構(gòu)扭曲，而使鉆石呈現(xiàn)紅色；當(dāng)晶體受到自然輻射，晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而使鉆石呈現(xiàn)綠色。這些有顏色的鉆石又稱為彩鉆，因?yàn)轭伾庇校瑑r(jià)值不菲。

 

圖3

 

本作品為“科普中國(guó)-科學(xué)原理一點(diǎn)通”原創(chuàng) 轉(zhuǎn)載時(shí)務(wù)請(qǐng)注明出處

更多精彩內(nèi)容，敬請(qǐng)關(guān)注科學(xué)原理一點(diǎn)通官方微信公眾平臺(tái)（ID：kxylydt）

 

寶石之王——鉆石

圖文簡(jiǎn)介

在自然界有一種礦物叫做“金剛石”