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钻石的基本性质

矿物名称：金刚石(Diamond)，在矿物学上属于金刚石族。

（1）化学成分：主要是C（质量分数可达99．95％），微量元素有N（最常见）、B、H、Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀土稀有元素（达50多种，决定钻石的类型、颜色及物理性质）。

Ia杂质及其存在形式IaA：A心/A

Ia

杂质及其存在形

式

IaA：A心/A集合体，双原子 N

（N2）

IaB：B心/B集合体，4～9个N+一个空位、片晶NIaAB：A+B心、

N3

红外吸收特

征（cm-1）

1282、1212

颜色特征

自然界

含量

其他特点

I型

无色~黄色

约98％

导热性

天然钻石

1358~1378

1175、1010

Ib

C中心，孤N

1282

1358~1378

1175、1010

1344、1130 黄、棕

导热性

II型 IIa 不含N，

*或 w(N)小于

无色~棕

色、粉色

导热性（最

高）

0．001％

IIb 含少量硼（B）

2800、2457 蓝色

导热性，

导电性

天然钻石、

HPHT 合成钻石

天然钻石、CVD合成钻石、

HPHT 处理钻石（改色）天然钻石、HPHT 合成

钻石

*杂质H不参与钻石的分类，但会产生颜色，使钻石发灰。

结晶学性质

晶体结构：等轴晶系（最高对称型：3L44L36L29PC），立方面心格子,*同质多象变体是石墨；

晶形：常呈单晶，常见有八面体、菱形十二面体和立方体，有些黑色金刚石为多晶集合体。蚀象可见倒三角（八面体）、四边形凹坑（立方体）、线理或显微圆盘状花纹（菱形十二面体）；

光学性质

按颜色分类：无色—浅黄（褐、灰）色系列（*开普系列）；

彩色系列

颜色成因：微量元素N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中而产生的颜色（H可导致灰色、灰蓝色）；

晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使其呈现颜色；包裹体致色。

*a.无色钻石：能带理论——可见光能量低于带隙能，不足以激发价带中的电子，因而没有光波被吸收，钻石是无色透明的；

黄色钻石：

色心理论——Ia型钻石中，不同聚合态形式的N形成不同的结构缺陷，从而形成不同的色心，对可见光产生不同的吸收，钻石的颜色是由多个色心共同作用的结果。如，N2心（478nm）、N3心（415nm）能带理论——Ib型钻石中，N原子比C原子结构多出的一个电子在

带隙内形成一个杂质能级，使带隙能降低，引起紫一蓝光范围内的光

被吸收，其他光透过，钻石呈现黄色。

蓝色钻石：色心理论——B比C少一个电子，会形成一个空穴色心，吸收500nm以上的光，从而产生蓝色；

或H杂质导致。

粉色、褐色：塑形变形——导致晶体结构缺陷，和改变钻石中N的聚集速率和形式，使钻石形成不同颜色，且钻石颜色的均匀程度也与塑性形变的均匀性有关。

绿色、蓝绿色：长期天然辐射作用形成损伤色心，还可形成黑色、蓝色、黄褐色。

黑色钻石：多晶集合体、大量黑色内含物（石墨等）和裂隙造成。

金刚光泽，透明（受内含物影响）

光性：均质体，偶见异常消光。（无多色性）

折射率：2.417（天然无色透明矿物折射率最大者，使之强光泽、强亮度）色散：0.044（天然无色透明矿物色散值最大者，使之强火彩）

发光性：

紫外荧光：无—强，颜色多样，通常（长波）LW（短波）SW，偶见磷光；成因：与N有关（聚合状态不同，荧光效应不同）

N3——蓝白色荧光，90%以上；（会提高钻石的色级，荧光过强者，会影响钻石的透明度和降低钻石的净度）

单N——橙黄色荧光；

I型钻主要为蓝色—浅蓝色荧光，Ⅱ型钻石以黄色、黄绿色荧光为主；

钻石荧光的颜色或强度不同，钻石的硬度也稍有差别：无色黄荧光蓝白荧光；

（区分削磨性）

X射线下，通常均为蓝白色（选矿）；

阴极射线下，发蓝、绿或黄色荧光。

吸收光谱：415nm、453nm、478nm、594nm吸收线，无色-浅黄色钻石——415nm，褐-绿色钻石——504nm窄带。

内外部显微特征：矿物包体、生长纹、解理(羽状纹)、色带等。

力学性质

解理：平行{111}方向的4组完全解理——“V”形破口（区别于仿制品），性脆；

硬度：摩氏硬度为10（自然界最硬的矿物）

各向异性：八面体方向菱形十二面体方向立方体方向的硬度无色透明者彩色者；

（3）密度：3．52(±0．01)g／cm3

热学性质

高导热性：热导率为870～2010w／(m·k)，是导热性最高的物质，其中IIa型钻石的

导热性最好；（应用于微电子领域）（ps：钻石的热导率与钻石晶体中碳原子振动或共振频率有关）

低热膨胀性：KM处理；

可燃性

钻石的激光切割和打孔净度处理技术就是利用