眩目的外表和坚硬的内心似乎使得钻石一开始就与“昂贵”一词相联系 。 早在公元前四世纪, 印度就开始交易钻石 。 在当时, 钻石被当作宝石或者护身符, 而有限的钻石产量仅仅能够满足印度富裕阶层这一有限市场 。 到了1947年, 戴比尔斯创作出经典广告语“钻石恒久远, 一颗永留传”, 钻石成为永恒承诺的象征, 走向国际市场 。
A:“钻石没什么别的缺点, 就是太贵了”
B:“贵难道不是你的缺点吗?”
C:“试着撕开钻石华丽的营销包装, 你会发现贵可不是它唯一的缺点!”
钻石等于爱情? 图片来源:http://www.photophoto.cn/show/08179062.html
再怎么坚硬还不是个“怕光族”
金刚石俗称“金刚钻”, 也就是钻石的原身, 它是自然界中天然存在的最坚硬的物质 。 由于硬度最高,钻石加工必须使用与自身硬度相同的钻石粉相互摩擦切削才行 。
奇特的是如果在阳光下用放大镜观察钻石, 钻石可能会慢慢消失不见(热力学上碳在空气中会氧化;动力学上碳在聚光的高温下会加快反应速度) 。 这是因为当阳光聚焦在钻石上的一点, 温度达到钻石的燃点时, 钻石燃烧变成了二氧化碳气体 。 科学家研究发现钻石在纯氧中燃点为720~800℃, 在空气中为850~1000℃, 也就是说, 钻石不仅怕光, 还怕热……所以, 千万不要让你的钻石接近高温, 更不要好奇心太重, 用大明火考验它 。
钻石虽然坚硬, 但是它还怕撞击?没错, 钻石本身很坚硬, 但往往越是坚硬的物质越是脆弱, 韧性越差 。 钻石虽然能切割任何东西, 不怕磨损, 但是却害怕撞击, 所以请不要带着“娇贵”的钻石做剧烈的活动, 比如:与石头、陶瓷等硬物碰撞或摔向大理石地面 。
千万不要在太阳底下用放大镜观察钻石! 图片来源:https://www.baidu.com/(作者在原图基础上修改)
钻石和碳竟然是“双胞胎”
和其他被人们熟知的宝石一样, 钻石也是普通的化学物质 。 就如同蓝宝石是三氧化二铝、翡翠是二氧化硅、莫桑石是碳化硅, 钻石也不过是碳(C)的同素异形体 。
如同H2O在不同条件下呈现不同的形态——液体水、固态冰和气态水蒸气, C元素在不同的温度和压力下具有不同的形态表现:在常温常压下就是我们常见的黑色碳或石墨, 在高温高压下则变成闪亮夺目的钻石, 而在一定条件下, 它也可能是液态或者气态C 。
不同温度和压力条件下水的形态和碳的形态 图片来源:http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=415971、https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon-phase-diagramp.svg
钻石和石墨是同一化学元素C的同素异形体, 只是原子结构不同, 钻石为稳定的四面体结构, 而石墨为层状结构, 两层之间可以任意滑动 。 不同的原子结构导致两者完全不同的物理化学性质:钻石是地球上硬度最高的物质, 其硬度被定义为莫氏硬度10;石墨为地球上最软的物质, 其莫式硬度为1 。 这就好比小时候喝的加糖精的水, 一点点会非常甜, 而量再多一点的话就变得非常的苦, 在两个极端间转化 。
钻石和石墨的原子结构图 图片来源:https://www.baidu.com/
既然钻石和石墨都是C元素的同素异性体, 那有没有什么办法可以让他们变成同样的结构呢?
答案是“有” 。
就像水可以变成冰一样, 无非就是让C原子重新排列一下 。 根据C的相图我们可以得到只要温度和压力控制在一定条件下, 例如我们将压力控制在4.5~6.0GPa, 温度在1100℃~1500℃, 石墨就会变成钻石 。
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