2021年湖南省考常识积累：金刚石

　　金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。也是贵重宝石。

 

　　一、化学性质

 

　　金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。金刚石是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为已知自然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。

 

　　二、结构性质

 

　　金刚石结构分为；等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系。

 

　　在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，金刚石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

 

　　金刚石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，金刚石的切削和加工必须使用金刚石粉来进行。金刚石的密度为3.52g/立方厘米，折射率为2.417，色散率为0.044。

 

　　三、光学性质

 

　　(1) 亮度，金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

 

　　(2) 闪烁，金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形金刚石，即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。

 

　　(3) 色散或出火，金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

 

　　(4) 光泽，刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

 

　　四、物质区别

 

　　石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学性质完全相同，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。

 

　　二者的化学式都是C。

 

　　石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。

 

　　金刚石原子间是立体的正四面体结构。

 

　　金刚石和石墨的熔点比较：

 

　　金刚石的熔点是3550℃，石墨的熔点是3652℃～3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。

 

　　从片层内部来看，石墨是原子晶体；从片层之间来看，石墨是分子晶体(总体说来，石墨应该是混合型晶体)；而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石，似乎不可思议，但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10－10m，金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10－10m。同为共价键，键长越小，键能越大，键越牢固，破坏它也就越难，也就需要提供更多的能量，故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)

 

　　五、用途

 

　　地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。

 

　　若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。

 

　　2、慢性毒药

 

　　文艺复兴时期，用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢性毒剂。

 

　　3、观赏宝石

 

　　钻石由于折射率高，在灯光下显得闪闪生辉。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深颜色的钻石的价钱更高。最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。

 

　　钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含。而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。

 

 

　　例题：金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。其组成元素主要为（   ）。

 

　　A、铁

 

　　B、铜

 

　　C、碳

 

　　D、硅

 

　　答案：C

 

　　解析：金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，由碳原子以四价键链接，为已知自然存在的最硬物质。它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。

 

　　故正确答案为C。