揭開鉆石的神秘面紗 王歡

你知道嗎？我們生活中見到的鉆石、玻璃刀頭上鑲的金剛石、鉛筆芯、干電池中的石墨電極以及石墨烯材料，其實都是同一種元素構(gòu)成的！有的讀者一定會很詫異：“弄啥咧？接著忽悠……”其實，在我們的化學課本中，就有一節(jié)《金剛石、石墨和C60》的內(nèi)容，為我們揭示了這個道理。我們在學習有關(guān)碳的知識時，知道了透明的金剛石和灰色的石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，但是由于原子的排列方式不同，因此它們的性質(zhì)存在著極大的差異。

今天我們要解讀的主角，就是有“寶石之王”光環(huán)的鉆石，它就是天然采集到的金剛石，經(jīng)過仔細琢磨后，變成的璀璨奪目的裝飾品。它不僅堅硬無比、熠熠生輝，而且還擁有繽紛的色彩。在寶石大家族中，鉆石是非常重要的成員之一，下面，就讓筆者為大家科普一下鉆石的獨特與神秘吧！

組成單一、硬度稱霸

鉆石，礦物名稱為金剛石，也因其硬度被人戲稱為“金剛鉆”，是已知的寶石礦物中唯一由單質(zhì)碳元素組成的晶體，具有硬度大、耐高溫、不導電、不怕強酸和強堿腐蝕、化學性質(zhì)穩(wěn)定等特征。鉆石是人們已知的最為堅硬的寶石，故有“寶石之王”的美譽。

其實，組成單一的礦物還有很多，比如鉆石還有一個“同族兄弟”——石墨，也就是我們平時最為熟悉的制作鉛筆芯的材料。石墨也是由單一的碳元素組成的礦物，但是石墨的硬度卻遠遠低于鉆石，這是為什么呢？其實，這跟礦物學上一種被稱作同質(zhì)多像的現(xiàn)象有關(guān)，即同種化學成分的物質(zhì)在不同的物理化學條件（溫度、壓力、介質(zhì)等）下，形成不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。這些不同結(jié)構(gòu)的晶體，就被互稱為該成分的同質(zhì)多像變體。鉆石和石墨就是碳（C）的兩種同質(zhì)多像變體，二者具有完全不同的晶體結(jié)構(gòu)。鉆石中的碳原子以共價鍵相連接，形成立方面心格子的晶體結(jié)構(gòu)；而石墨則具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，不同的晶體結(jié)構(gòu)，決定了這二者在硬度方面的天差地別。

堅硬無比，如何切磨？

既然鉆石如此堅硬，那么光華璀璨的鉆石成品是怎么被切磨出來的呢？難道還有比鉆石更為堅硬的礦物嗎？答案就是：用鉆石自己切磨自己。

自然界中，有些寶石的硬度依據(jù)刻劃方向的不同而不同，在礦物學上，將這種現(xiàn)象稱為差異硬度，其形成原因是礦物晶體結(jié)構(gòu)的對稱性和異向性，導致了礦物硬度的對稱性和異向性。簡單來說，就是在鉆石的晶體結(jié)構(gòu)中，碳原子質(zhì)點的排列方式和間距在互相平行的方向上是一致的，但在不相平行的方向上是有所差異的。因此，當沿著不同方向進行刻劃時，晶體的硬度就表現(xiàn)出了一定的差異。鉆石是已知最硬的礦物，它的切磨和拋光就是利用了其自身差異硬度的性質(zhì)，即用一顆鉆石較硬的方向去切磨另外一顆鉆石較軟的方向，以此來將每一顆鉆石原石切磨成璀璨的刻面成品。

璀璨火彩，來自何處？

人們經(jīng)常用流光溢彩、熠熠生輝、光芒四射來形容鉆石?？墒?，鉆石明明是無色的，為何可以看到浮動的光彩呢？其實，這些光彩都是鉆石的火彩?；鸩?，是指當白光照射到透明刻面寶石上時，因色散而使寶石呈現(xiàn)光譜色閃爍的現(xiàn)象。

那么，什么是色散呢？色散，就是一種復色光被分解成單色光的物理光學現(xiàn)象，日常大家最為常見的色散現(xiàn)象，就是雨后彩虹。鉆石因具有很高的色散值，因此，當它被切磨成刻面琢型后，會發(fā)出明亮璀璨的火彩。欣賞鉆石的火彩，要從鉆石的上表面（臺面）往底部觀察，用燈光或陽光照明，順著光線的方向，同時用手緩緩地轉(zhuǎn)動鉆石（注意不是翻轉(zhuǎn)，而是始終將臺面向上對著光源轉(zhuǎn)動）。一般切工較好的鉆石，都可以看到美麗的火彩。

色彩繽紛，毫不單調(diào)

如果你認為鉆石全部都是無色透明的，那就大錯特錯了，其實，鉆石的世界繽紛多彩，我們常見的無色鉆石，只是其中的冰山一角！

彩鉆構(gòu)成了鉆石另一個獨特的世界，比起無色鉆石，顏色奪目的彩鉆常常會令人眼前一亮，過目難忘。彩鉆是指自然界中產(chǎn)出的帶有色調(diào)的鉆石，其顏色鮮艷，品類繁多，極其稀有。

彩鉆的種類繁多，有紅色、粉紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紅紫色、紫色、棕色和黑色等。彩鉆顏色的成因主要有兩個方面：一是由于微量元素氮（N）、硼（B）、氫（H）原子進入鉆石的晶體結(jié)構(gòu)之中而產(chǎn)生的顏色；二是由于晶體的塑性變形而使鉆石產(chǎn)生位錯、缺陷等情況，因此它們對某的些光能吸收，從而呈現(xiàn)出不同的顏色。

彩鉆的形成條件極為苛刻，出產(chǎn)10萬顆優(yōu)質(zhì)無色的鉆石才有可能得到一顆罕見的彩鉆，可以說是產(chǎn)量極其稀少。在彩鉆中，尤以紅色鉆石和綠色鉆石最為罕見，而黃色鉆石和棕色鉆石則相對常見。

深埋地下，如何重見天日？

鉆石形成于數(shù)十億年前的地幔之中，蘊藏于地底深處。埋藏如此之深的鉆石晶體要破土而出、重見天日，主要得益于火山噴發(fā)，熔巖流將含有鉆石的巖漿帶至地球的近地表，并附存在金伯利巖和鉀鎂煌斑巖中，形成鉆石原生礦；或是在地表經(jīng)過長途遷徙，沉淀于河流砂土之中，形成次生礦（砂礦）。

全世界鉆石的主要產(chǎn)出國有南非、加拿大、博茨瓦納、澳大利亞、安哥拉、巴西、俄羅斯等。鉆石經(jīng)過人工的開采才得以被利用，但是其開采的過程往往也是十分漫長和艱難，需要礦工深入地下或在砂礦的水域不斷淘洗砂石而得。

度量單位也與眾不同

在平時的生活中，大家經(jīng)常用到毫克（mg）、克（g）、千克（kg）等重量單位，但是鉆石卻有特殊的重量單位，叫作克拉，英文為carat，通常縮寫成ct，也稱作卡?！翱死币辉~來源于地中海沿岸所產(chǎn)的一種洋槐樹的名字，由于這種樹的干果重量非常一致，每粒平均0.2克，誤差很小，因此曾被當成寶石的重量單位。

后來，世界各國統(tǒng)一將克拉單位標準化，即1克拉=0.2克。鉆石還有一個獨有的百分制度量單位，叫作分，英文為point，通?？s寫成pt，1克拉=100分。我們在生活中常常聽到的30分鉆石、50分鉆石的說法，其實指的就是重量為0.3克拉、0.5克拉的鉆石。