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金剛石的形狀決定其什麼物理性質

圖文 更新时间:2024-10-07 08:00:48

16 “硬度之王”的秘密

1905年1月25日,南非普列米爾礦山的一個職員在礦場偶爾拾到了一塊巨大的金剛石。它純淨透明,呈淡藍色,有一個拳頭那麼大,重3106克拉,是迄今為止世界上發現的最大金剛石。人們把它命名為“庫利南”。(1克拉等于0.2克。)

金剛石的形狀決定其什麼物理性質(物理故事三百篇16)1

  南非地方當局把庫利南送給了英國皇室。後來,人們把庫利南分開,磨成大小鑽石105粒。最大的叫“非洲之星”,重30.2克拉,是世界上現有的最大鑽石,它被鑲在英國國王的權杖上。

據估計,全世界天然金剛石的總儲量約有200餘噸,其中95%集中在非洲。紮伊爾和南非是最重要的出産國。此外還有坦桑尼亞、加納、安哥拉、澳大利亞、俄羅斯等。近些年來,我國也有發現。1977年12月21日,我國山東省臨沭縣常林大隊發現了一顆158.7860克拉的金剛石,這在我國曆史上是最大的,被命名為“常林鑽石”。金剛石也叫鑽石,是世界上各種珠寶之中最珍貴的品種。習慣上,人們把沒有琢磨過的叫金剛石,把琢磨好的叫鑽石。金剛石是世界上最硬的物質。科學家把物質的硬度分為10級,1級稱為1度。金剛石的硬度是10度,号稱“硬度之王”!

金剛石的形狀決定其什麼物理性質(物理故事三百篇16)2

金剛石是什麼材料組成的呢?幾百年前,意大利佛羅倫薩科學院的幾位院士揭開了這個秘密。他們把金剛石放在密閉的燒瓶裡加熱,結果金剛石“燒”掉了,變成了二氧化碳。這說明,寶貴的金剛石和普通的石墨、木炭是一家,成分是純粹的碳。

金剛石的形狀決定其什麼物理性質(物理故事三百篇16)3

金剛石的形狀決定其什麼物理性質(物理故事三百篇16)4

既然都是碳,為什麼金剛石是“硬度之王”,而石墨卻軟得可以做鉛筆芯呢?原來,它們内部碳原子的排列方式不同。在金剛石内部,每個碳原子都被幾個碳原子所包圍,它們之間的距離、角度完全一樣,具有高度的對稱性,聯系非常緊密。而在石墨内部,碳原子卻是呈層狀排列的,層與層之間的引力很小,結合的力量微弱,所以石墨很軟。金剛石在工業上的主要用途是做刀具、磨具和鑽頭。玻璃刀上就有金剛石,玻璃很硬,鋼刀也奈何不了它,而在金剛石面前,它是那樣俯首帖耳。金剛石車刀的耐磨性是硬質合金刀的60倍,是高速鋼的250倍!用金剛石做磨石,耐磨性能頂得上普通油石的3000塊。用它做成碗口粗的地質鑽頭,打油井日進千尺;做成鏽花針似的牙科鑽頭,鑽蛀牙快而不痛。所以盡管金剛石價格昂貴,人們還是很願意用它。此外,金剛石還可以用來做精密儀器的軸承,金剛石粉可以做砂輪和磨料。由于它的折光性很好,導熱性能也不錯,所以在紅外技術、激光、精密測量等許多尖端技術上,都很有用途。

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