鑽石屬于等軸晶系，空間格子屬于立方面心格子，下圖為鑽石的晶體結構示意圖，每個晶胞中，有8個C原子分布在立方體的角頂處（A點）、6個分布在立方體面的中心（B點處），如果再将這個立方體切割成為8個小立方體，相間的立方體的中心處，存在一個C原子，因此有四個（C點）。對于鑽石的結構，我們可以理解為是由四面體以角頂相連的形式存在的。

C原子之間的距離為0.154nm，立方體的邊長為0.356nm，由于每個C原子可以成鍵4個，因此在整個鑽石的結構當中，每個C原子連接4個C原子，所有的價電子都參與形成了共價鍵，沒有自由電子的存在，鑽石的性質與鑽石的晶體結構密切相關，那麼我們從晶體結構的角度出發，來分析鑽石的物理化學性質。

硬度與化學鍵性有密切的關系，通常情況下，原子晶格的硬度要大于其他類型晶格的硬度，在原子晶格中，共價鍵的健強越大，則礦物的硬度越大。鑽石是自然界最硬的已知礦物，相對硬度是10，但是絕對硬度卻是剛玉（相對硬度為9）硬度的150倍，石英（相對硬度為7）硬度的1000倍，鑽石具有如此高的硬度主要與鑽石中C原子之間的化學鍵性較強有關。

鑽石的同質多像變體最常見的就是石墨，但是石墨卻是硬度卻極低，與鑽石的硬度截然相反，其最重要的原因就是兩者之間的結構有着巨大的差異，在石墨結構的内部，一個C與三個C相互聯結成鍵，構成層狀結構，但是C有四個價電子，剩下一個自由電子，在整個片層内運動，層與層之間形成分子鍵，由于分子鍵的健強遠小于C與C之間的共價鍵的健強，使得石墨的硬度遠遠低于鑽石。自由電子的存在，也會讓石墨具有一定的導電性，層間的健強較弱，容易發生滑動，從而可以當做一種潤滑劑。

雖然說硬度可以作為一種鑒定證據，但是并不是說我們要去測量寶石的硬度，硬度測試屬于有損測試，違背了珠寶鑒定的“無損”的原則，隻有在不得已的時候，才會去選擇測試寶石不明顯的位置進行硬度的測試。

不能夠直接測試寶石的硬度，但可以通過寶石的一些外觀特征來進行推斷，通常來講，寶石的硬度越高，刻面型寶石的刻面棱就會越鋒利，表面會更加光滑，鑽石就具有這樣的特征，所以說，區别仿鑽與鑽石很簡單，就是觀察寶石刻面棱就可以非常輕松的将其區分開來。看看下面這張圖片，最左側為鑽石，刻面棱鋒利，刻面光滑，證明寶石的硬度很高；中間為合成立方氧化锆，硬度為8左右，雖然刻面較為光滑，但依然不及鑽石，并且刻面棱卻非常圓滑；最右側為玻璃，可以看到它的磨損非常嚴重，表明硬度很低，不可能為鑽石，隻能為仿鑽。

鑽石是自然界中已知礦物中硬度最高的，這就造成了鑽石切磨的難度遠大于其他種類的寶石，因此鑽石的琢型經曆了一個非常漫長的過程，從最開始的尖琢型（14世紀）到現在常見的圓明亮琢型（20世紀初），經曆了500多年的曆史。

一般情況下，切磨寶石所用材料的硬度要大于所切寶石的硬度才可以，對于硬度最高的鑽石又是如何切磨的呢？秘密就在鑽石的差異硬度上。礦物的硬度與晶體結構中的鍵力有關，根據結晶學的基礎知識，面網密度越大，面網間距越大，因此面網之間的結合力就會越弱，但是面網内部的結合力就會越強，在鑽石中，八面體、菱形十二面體和立方體的面網密度比值為2. 308: 1. 414: 1，八面體的面網密度最大，因此可以得出鑽石的八面體方向的硬度＞菱形十二面體＞立方體方向。

鑽石的這種差異硬度就使得這個世界上隻有鑽石才能夠切磨鑽石了，因此在鑽石的切鋸、抛光盤等上面鑲嵌有無數個排列無規則的小鑽石，在這些鑽石中，總會有一些鑽石的硬度要大于所切鑽石方向上的硬度，從而達到切磨鑽石的目的。

另外，鑽石的差異硬度也導緻在選擇切磨鑽石的時候，首選硬度最低的立方體方向，其次為菱形十二面體方向。八面體方向一般不選，硬度太大是一方面，另一方面是由于鑽石具有八面體的解理，從而導緻該方向上抛光難度較大。

解理面是垂直于面網之間化學鍵力最弱的方向産生的，平行于化學鍵力最強的方向，這一點我們在"原來寶石也具有強迫症，即使碎，也要碎的平整、光滑、大氣"文章中為大家強調過。由于面網密度越大，面網間距越大，面網之間的結合力就會越弱，對于鑽石來講，八面體面網的密度是最大的，面網間距同樣最大（立方體、菱形十二面體和八面體方向的面網間距分别為0.089nm、0.126nm和0.154nm），因此鑽石的解理平行于八面體方向。

鑽石的解理為鑽石的切割提供了一個很好的方向，世界上最大的鑽石庫裡南的切割，利用的就是鑽石的解理，據傳當鑽石切磨師"約瑟夫·阿斯切"收到這顆鑽石的時候，首先就是制作一個仿制品進行研究，找到鑽石的解理方向，當第一刀切下去的時候，鑽石紋絲不動，當場暈厥過去，醒來之後第二刀，手起刀落，鑽石利落的背劈成了兩塊。下圖就是著名的鑽石切磨師"約瑟夫·阿斯切"正在舉手劈下那顆著名的庫裡南鑽石。

鑽石具有中等-完全的四組解理，當受到外力的時候，容易沿着解理破裂成較為光滑的平面，因此鑽石是具有脆性的，在鑽石的鑲嵌以及保養中，一定要小心鑽石較為薄弱的腰棱、底尖等部位，操作不當，容易造成鑽石損壞。另外，鑽石的破裂之後的解理面是可以作為鑒定證據之一的，腰棱處解理的發育，通常稱之為須狀腰棱。

下圖為鑽石的破口處，鑽石具有解理的特征使得鑽石的破口處相對平整，而不是無規則分布。

鑽石的解理等級為中等-完全，形成的斷口形狀往往呈階梯型，在鑽石的毛坯中常見該現象。

鑽石以無色-黃色系列為主，其他顔色的鑽石相對較少，主要是由于N是鑽石中主要的雜質元素，導緻鑽石吸收藍色區域的光，使得鑽石形成黃色，這一點在上一篇文章中已經為大家分享了。藍色鑽石主要與鑽石中的B元素有關；其他顔色的彩色鑽石主要與鑽石中的晶格缺陷等密切相關。下圖是高溫高壓處理的藍色鑽石的陰極發光圖像，可以看到

三組清晰、細密、發強藍白光的CL滑移面（線）系。

鑽石中的N3心會造成鑽石在415.5nm處有較強的吸收線，多數鑽石都會觀察到這一現象，因此利用該吸收光譜可以作為鑽石的鑒定證據之一。此外，鑽石确認儀也是依據鑽石具有該吸收線而達到快速分析鑽石的目的。另外褐色的鑽石常見504nm的吸收線，部分鑽石可同時觀察到415.5nm和504nm的吸收線。

鑽石的導熱性極高，甚至高于很多金屬晶體，比如說金屬中導熱性最好的銀。正是因為鑽石有極高的導熱率，從而可以利用熱導儀對鑽石進行鑒定。

鑽石的極高的熱導率也與鑽石的結構密切相關，晶體的導熱性往往與晶體中的原子振動頻率有關，由于鑽石的質量非常輕，并且共價鍵的結合力極強，原子的振動或者共振的頻率非常高，每秒可高達40億萬次，這個頻率是很難與熱能所在的頻率形成共振，因此在傳導熱量的過程中，不會被鑽石所吸收，而是非常迅速的傳過鑽石。

如果小時候玩過玻璃，我們就會知道，當玻璃突然遇冷或者遇熱的時候，會出現炸裂的情況，就是因為玻璃的的熱膨脹率很高，當突然遇冷或者遇熱的時候，體積會迅速的縮小或者膨脹，導緻表面與内部不能夠統一變化，導緻炸裂。但是鑽石不會出現這種情況，鑽石熱膨脹性非常低，甚至可以低到當溫度突然變化的時候，對鑽石的影響可以忽略不計。

熱膨脹系數其實與很多因素有關，這其中包括鍵力（結合能）、熔點等密切相關，一般情況下，結合力越強，升高同樣的溫度，質點振幅增加的較少，熱膨脹系數就會相應減小。剛剛我們講到，鑽石以共價鍵為主，所有的價電子都參與成鍵，結合力很強，因此鑽石會具有相對較低的熱膨脹系數。

鑽石的這一性質是有利于鑽石首飾的維修的，但是如果鑽石内部存在有其他類型的礦物包裹體，若包裹體的熱膨脹系數大于鑽石，加熱時會導緻包裹體的膨脹程度大于鑽石，使得鑽石内部應力的出現，從而導緻鑽石的破裂，因此當鑽石的淨度較差時，或者有明顯包裹體存在時，不宜加熱鑽石。

C原子具有4個價電子，并且在鑽石中全部參與形成共價鍵，因此鑽石的化學性質極為穩定，不溶于酸和堿，甚至王水也不能夠溶解鑽石，所以經常使用酸性較強的硫酸等清洗鑽石。但是，這并不意味着鑽石不與任何物質發生反應，熱的氧化劑是可以腐蝕鑽石的，例如溫度在500℃以上的硝酸鉀溶液，在鑽石的表面形成蝕像，利用該方法可以研究鑽石的結構特征。

另外，鑽石是具有可燃性的，在空氣中加熱到850-1000℃時開始緩慢燃燒，發出淺藍色的火焰，鑽石在氧氣中的燃點相對較低，為650℃。鑽石的成分是C也是由鑽石燃燒之後變成二氧化碳開始知道的。不過對于古代的科學家，我隻能是佩服，将這麼名貴的寶石燃燒，我也想看看鑽石燃燒的樣子，一定都是"錢"的味道。

下圖是鑽石與石墨的相圖，通過相圖我們會知道，在常溫常壓下鑽石應該是不穩定的，應該向石墨方向轉化，但是這種轉化的速度極低，因此可以忽略不計，但是在絕氧的條件下對鑽石加熱到2000-3000攝氏度時，鑽石會轉變成為石墨。

純淨的鑽石是不含有自由電子的，因此鑽石應該為電的絕緣體，但是對于IIb型藍色鑽石而言，B原子隻有三個價電子，當與C結合的時候，會導緻C原子剩餘一個價電子，形成自由電子，使得IIb型藍色鑽石具有導電性。

鑽石具有非常明顯的親油疏水性，這一點可以應用在鑽石的鑒定以及鑽石礦床的開采當中。對于鑒定來講，油性筆是可以在鑽石的表面留下連續的筆迹的，在開采的過程中，利用的是沾有一層油脂的傳送帶運送鑽石。

鑽石具有這樣的特點，主要是由于鑽石表面的C原子總會存在一些未占用的軌道，很容易被其他物質的電子所占用，與空氣中的氣體結合，形成非極性的表面，但是水是極性分子，這就是造成鑽石具有疏水性的原因。

晶體的對稱不僅僅是外形的對稱，還包括物理化學性質的對稱，蝕像本身就是晶體在形成之後，當受到腐蝕、溶蝕之後，在晶面上形成的一些具有規則形狀的凹坑，而晶面階梯、生長紋等，實際上就是晶體階梯生長的證據之一，所以晶體蝕像以及晶面台階會受到晶體結構（面網性質）的控制，蝕像的形态特征同樣符合晶體的對稱規律，因此鑽石的蝕像、晶面台階以及生長紋等，恰好能夠反映鑽石的對稱規律，也是鑽石對稱規律很好的外在表現。

鑽石的蝕像主要出現在八面體方向上，在八面體面上，常見到倒三角的蝕像，在立方體面上，可以見到四邊形的凹坑，但是凹坑的角則指向立方體晶面的邊。

下圖為鑽石的八面體面上的生長台階，這是按照層生長理論晶面不斷向外平行推移的結果。生長層的差異很大，有的很薄，在晶面上形成等高線一樣的花紋，有的則很厚，形成厚厚的生長台階。這種生長台階主要發育在八面體面上，并且台階的邊棱與鑽石的八面體晶棱相平行。

下圖為鑽石菱形十二面體面上的生長脊，實際上就是鑽石沿菱形晶面較短對角線的方向上發育一條隆起的線，是的菱面體晶面看上去就像兩個有一定交角的三角形面。這種生長脊不是很高，若生長脊特别發育，則形成典型的四六面體單形。

好了，關于鑽石的性質就分享到這裡，希望對大家有所幫助。

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