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類金剛石的分類有哪些

發(fā)布時(shí)間:2022-06-27  瀏覽次數(shù):389

      金剛石是碳在高溫高壓條件下的結(jié)晶體,是自然界最硬的礦物。其名稱來(lái)源于希臘文“Adamas”,意為無(wú)法征服的。金剛石是一種稀有、貴重的非金屬礦產(chǎn),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用。金剛石按用途分為兩類:質(zhì)優(yōu)粒大可用作裝飾品的稱寶石級(jí)金剛石,質(zhì)差粒細(xì)用于工業(yè)的稱工業(yè)用金剛石。

      寶石級(jí)金剛石,又稱鉆石,光澤燦爛,晶瑩剔透,被譽(yù)為“寶石之王”,價(jià)值昂貴,是世界公認(rèn)的第一貨品,其占有程度和消費(fèi)水平往往被視為是衡量個(gè)人和國(guó)家經(jīng)濟(jì)富裕程度的標(biāo)志。達(dá)不到寶石級(jí)的金剛石(工業(yè)用金剛石),以其超硬性廣泛用于機(jī)電、光學(xué)、建筑、交通、冶金、地勘、國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)代高、新技術(shù)領(lǐng)域。

      金剛石按所含微量元素可分為Ⅰ型金剛石和Ⅱ型金剛石兩個(gè)類型。Ⅰ型金剛石多為常見的普通金剛石。Ⅱ型金剛石比較罕見,僅占金剛石總量的1%~2%。Ⅱ型金剛石因常具有良好的導(dǎo)熱性、解理性和半導(dǎo)體性等,多用于空間技術(shù)和尖端工業(yè)。具微藍(lán)色彩的優(yōu)質(zhì)大粒Ⅱ型金剛石視為鉆石中之珍品,如重3 106ct(Carat,克拉)世界著名的“庫(kù)利南”鉆石,即屬此類。 礦物學(xué)分類

      1類。晶體具有八面體形態(tài),晶面平整均勻,或者帶有臺(tái)階狀發(fā)育特征,但生長(zhǎng)平面都是(111)面,很少觀察到理想的(100)平面;晶體是透明的,它們沒有帶狀結(jié)構(gòu),大多數(shù)為無(wú)色,但常見淡黃色;氮以單位原子形態(tài)類質(zhì)同晶地取代碳,具有順磁性,以及產(chǎn)生及收光譜N3系的中心,特別是它決定了晶體的黃色及藍(lán)色發(fā)光作用。

      2類?;拘螒B(tài)為立方體;晶體是透明的,沒有現(xiàn)帶狀結(jié)構(gòu);順磁中心的單原子態(tài)氮雜質(zhì)含量比較高,這些中心均勻地分布在整個(gè)晶體中間,常常顯示黃色及橙黃色的光致發(fā)光。

      3類。金剛石中有立方形和少數(shù)聚形晶體,其特征是形成平面的和不規(guī)則的連生體,以及服從從尖晶石律的穿插雙晶體;晶體半透明,無(wú)色或者在不同程度上的灰色的,或者幾乎是黑色的不透明金剛石,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,中心有無(wú)色透明區(qū)帶,在外部有顯微包裹體;第三類晶體都是I型金剛石,富集氮雜質(zhì),在紅外吸光譜中看到了附加譜帶。

      4類。被稱為有殼的金剛石,因?yàn)榫w的外層一般是混濁的乳白色,淺灰色或不同程度染有黃色或綠色,而內(nèi)核通常是透明的晶體,具有第一類晶體的同樣特點(diǎn),在帶色的外層里常有含量較高的順磁態(tài)氮雜質(zhì)。

      5類。是深色或完全黑色的金剛石,其顏色決定于晶體外層中大量的同生石墨包裹體,晶體的中間部分是透明無(wú)色的。

      6類。具有放射狀條紋結(jié)構(gòu)的球粒金剛石,稱為巴拉斯,是金剛石中稀有的結(jié)晶形態(tài),一般為完全規(guī)則的球形,但也有滴狀或梨形,大多數(shù)表面有特殊花紋,巴拉斯有無(wú)色的,淺灰色的及完全黑色的,其中也有些乳白色,蛋白色的。

      7類。半透明金剛石晶體的連生體,晶體本身通常是淺黃,有裂紋及石墨包裹體等缺陷而成半透明,組成這些連生體的晶體生長(zhǎng)形態(tài)是八面體。

      8類。屬博特類,是大量晶面較好,尺寸大體相同的小晶體的集合體。連生體總的形狀是橢圓形或球形,很像小晶體的閉塊晶簇。組成連生體的各單體生長(zhǎng)形態(tài)為八面體,常常有臺(tái)階狀晶面結(jié)構(gòu),這造成了假菱形十二面體的發(fā)育。

      9類。亦屬博特類。這類全晶粒質(zhì)金剛石連生體為不規(guī)則的塊狀,組成它們的顆粒很易區(qū)分,沒有規(guī)整的晶形,集合體不透明,呈深灰及全黑,有時(shí)是不均勻的粒狀結(jié)構(gòu)。

      10類。屬卡邦納多類,是隱晶或微晶體,具有不規(guī)則的塊狀或碎塊狀,一般的棱角多多少少是渾圓形,無(wú)粘結(jié)物,不透明具有各種顏色,通常,卡邦納多表面顏色更重要些,有時(shí)外部它們完全是暗色的,而內(nèi)部是淺色的。 石墨金剛石和石墨不是同種物質(zhì),它們是由相同元素構(gòu)成的同素異型體。 所不同的是物理結(jié)構(gòu)特征。二者的化學(xué)式都是C。石墨原子間構(gòu)成正六邊形是平面結(jié)構(gòu),呈片狀;金剛石原子間是立體的正四面體結(jié)構(gòu)。金剛石的熔點(diǎn)是3550℃,石墨的熔點(diǎn)是3652℃~3697℃(升華)。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。從片層內(nèi)部來(lái)看,石墨是原子晶體;從片層之間來(lái)看,石墨是分子晶體(總體說(shuō)來(lái),石墨應(yīng)該是混合型晶體);而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石,似乎不可思議,但石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.42×10-10m,金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.55×10-10m。同為共價(jià)鍵,鍵長(zhǎng)越小,鍵能越大,鍵越牢固,破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量,故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。 (主要就是石墨的原子晶體屬性導(dǎo)致它的熔點(diǎn)變高)


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