中華民國珠寶金飾研究會/台南市珠寶金飾學術研究會

鑽石的基本性質（一）

鑽石的結晶學特徵

一、礦物名稱

金剛石

二、化學成分

主要成分為碳（C），可占整體質量的99.95%以上，還可能含有氮（N）、硼（B）、氫（H）等微量元素。

三、晶族晶系

高級晶族，等軸晶系

四、晶體結構

立方面心格子

圖2-1 鑽石晶體結構示意圖

鑽石內部結構以立方體為單元（稱為「立方晶胞」）。碳原子分布於立方晶胞的8個角頂、6個面的中心，以及晶胞所分8個小立方體中4個相間小立方體的中心。每個碳原子都以共價鍵與相鄰的4個碳原子相連，間距0.154nm。碳原子與碳原子之間有非常強的共價鍵，使其具有極高的硬度。

五、晶體形態

鑽石單晶體的理想形態，是呈等軸晶系中最高對稱型的各種「單形」，如八面體，菱形十二面體和立方體等，其中以八面體最常見。有時，鑽石也發育成為更複雜的「聚形」，如立方體與八面體的聚形、立方體與菱形十二面體的聚形等。

圖2-2 八面體單形的鑽石晶體

圖2-2 八面體單形的鑽石晶體

圖2-3 菱形十二面體單形的鑽石晶體

圖2-3 菱形十二面體單形的鑽石晶體

圖2-4 立方體單形的鑽石晶體

圖2-4 立方體單形的鑽石晶體

此外，自然界產出的鑽石，晶棱、晶面、角頂常被岩漿熔蝕呈渾圓狀。

圖2-5 渾圓狀的鑽石晶體

圖2-5 渾圓狀的鑽石晶體

圖2-5是一顆黃色鑽石晶體，呈渾圓的八面體狀，重達253.7克拉（50.74克），高約3.8厘米，是世界上最大的未切割鑽石之一。1964年發現於南非杜托伊斯賓礦（Dutoitspan Mine），以原戴比爾斯鑽石礦業公司主席厄內斯特·奧本海默爵士命名,稱為「奧本海默鑽石」（Oppenheimer Diamond），由哈里·溫斯頓捐獻給美國史密森學會（Smithsonian Institution）。

鑽石的基本性質（二）

鑽石的結晶學特徵

雙晶

鑽石在生長過程中受應力作用或溫度變化等外部因素的影響，也會發育成為兩個或更多個呈對稱生長的晶體單體，即「雙晶」。其中，最常見的是三角薄片形雙晶，商業上稱為「Macle」。

圖2-6 鑽石的接觸雙晶

圖2-6 鑽石的接觸雙晶

鑽石的接觸雙晶：也稱為三角薄片雙晶，由兩個八面體晶體單體沿八面體（111）面相互接觸生長而成。

圖2-7 鑽石的穿插雙晶

圖2-7 鑽石的穿插雙晶

鑽石的穿插雙晶：由兩個立方體鑽石晶體相互貫穿生長而成。

晶體表面特徵

（一）生長紋（Growth Striation）

鑽石晶體在生長過程中，碳原子逐層堆積，晶體按層生長，在晶面上留下一系列階梯狀的紋理。生長紋通常位於八面體晶面上，呈三角形紋飾，不同的晶面上呈現不同的形狀。

圖2-8 鑽石原石晶體表面階梯狀三角形生長紋

（二）生長丘（Growth Hillock）

鑽石生長過程中，碳原子沿晶面上局部的晶格缺陷堆積生長形成的三角形小突起。

（三）蝕象（Etch Figure）

鑽石晶體形成後，經溶蝕在晶面上留下特定形態的凹坑。如八面體晶面上可見倒三角形蝕象（Trigons），立方體晶面上可見四邊形蝕象。

圖2-9 八面體晶面上三角形蝕象多為內凹的倒三角

鑽石與石墨

同樣由碳元素組成，石墨與鑽石的外觀和性質卻截然不同。這是由晶體結構上的差異導致的，礦物學上將這種現象稱為「同質多象」。

圖2-10 鑽石——金剛石型結構

每個碳原子與周圍的4個碳原子以共價鍵相連，形成一個正四面體。碳原子周圍的4個電子均參與成鍵，結構內無自由電子。

碳原子間強而有力的共價鍵和穩定的四面體結構，使鑽石具有高硬度、高熔點、化學性質非常穩定等性質。

圖2-11 石墨——層狀結構

碳原子以六方環的形式成層狀排列。層間以鍵能極弱的分子鍵相連。每個碳原子均有一個未成鍵的電子，這些自由電子在層內自由移動。

由於層間鍵能弱於層內鍵能，石墨硬度低，具有潤滑性。自由電子的存在使其具有導電性，並吸收光呈現黑色。

文章出處：每日頭條

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