高壓碳（金剛石）簡介
高壓碳高壓碳，即金剛石，俗稱鑽石，是經過高壓的碳元素。習慣上人們常將加工過的稱為鑽石，而未加工過的稱為金剛石。在我國，金剛石之名最早見於佛家經書中。鑽石是自然界中最硬物質，最佳顏色為無色，但也有特殊色，如藍色、紫色、金黃色等。這些顏色的鑽石稀有，是鑽石中的珍品。
印度是歷史上最著名的金剛石出產國，現在世界上許多著名的鑽石如“光明之山”，“攝政王”，“奧爾洛夫”均出自印度。鑽石的產量十分稀少，通常成品鑽是採礦量的十億分之一，因而價格十分昂貴。經過琢磨後的鑽石一般有圓形、長方形、方形、橢圓形、心形、梨形、欖尖形等。世界上最重的鑽石是1905年產於南非的“庫里南”，重3106克拉，已被分磨成9粒小鑽，其中一粒被稱為“非洲之星”的庫里南1號的鑽石重量仍占世界名鑽首位。“希望藍鑽石”、“衝突鑽石”等也很出名。
作用
金剛石鑽頭當人服食下金剛石粉末後，金剛石粉末會粘在胃壁上，在長期的摩擦中，會讓人得胃潰瘍，不及時治療會死於胃出血，是種難以讓人提防的慢性毒劑。文藝復興時期，用金剛石粉末製成的慢性毒藥曾流行在義大利豪門之間。
金剛石是自然界中最堅硬的物質，因此也就具有了許多重要的工業用途，如精細研磨材料、高硬切割工具、各類鑽頭、拉絲模。還被作為很多精密儀器的部件。
此外還有：地質鑽頭和石油鑽頭金剛石、拉絲模用金剛石、磨料用金剛石、修整器用金剛石、玻璃刀用金剛石、硬度計壓頭用金剛石、工藝品用金剛石。
若塗在音響紙盆上，音箱音質會大為改善。
觀賞用途
鑽石由於折射率高，在燈光下顯得閃閃生輝，成為女士最愛的寶石。巨型的美鑽可以價值連城。而摻有深顏色的鑽石的價錢更高。目前最昂貴的有色鑽石，要數帶有微藍的水藍鑽石。
特性
高壓碳（金剛石）金剛石有各種顏色，從無色到黑色都有，以無色的為特佳。它們可以是透明的，也可以是半透明或不透明。多數金剛石大多帶些黃色。金剛石的折射率非常高，色散性能也很強，這就是金剛石為什麼會反射出五彩繽紛閃光的原因。金剛石在X射線照射下會發出藍綠色螢光。金剛石僅產出於金伯利岩筒中。金伯利岩是它們的原生地岩石，其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運過去的。金剛石一般為粒狀。如果將金剛石加熱到1000℃時，它會緩慢地變成石墨。
金剛石化學性質穩定，具有耐酸性和耐鹼性，高溫下不與濃HF、HCl、HNO3作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融體中，或與K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸時，表面會稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高溫氣體中腐蝕。
金剛石還具有非磁性、不良導電性、親油疏水性和摩擦生電性等。唯Ⅱb型金剛石具良好的半導體性能。根據金剛石的氮雜質含量和熱、電、光學性質的差異，可將金剛石分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類，並進一步細分為Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四個亞類。Ⅰ型金剛石，特別是Ⅰa亞型，為常見的普通金剛石，約占天然金剛石總量的98%。Ⅰ型金剛石均含有一定數量的氮，具有較好的導熱性、不良導電性和較好的晶形。Ⅱ型金剛石極為罕見，含極少或幾乎不含氮，具良好的導熱性和曲面晶體的特點。Ⅱb亞型金剛石具半導電性。由於Ⅱ型金剛石的性能優異，因此多用於空間技術和尖端工業。
鑑別方法
在社會對珠寶鑽石需求增加的情況下，人造鑽石和其它冒充鑽石不斷充擴市場，甚至有些珠寶經營者也分不清楚。下面介紹幾種簡單鑑別鑽石真偽的方法。
1、鑽石的單折光性
金剛石鑽石的單折光性，是由於鑽石的本質特性決定的。而其它天然寶石或人造寶石大都是雙摺光性的。冒充的鑽石在10倍放大鏡觀察下，從正面稍斜的角度看，很容易看出稜角線出現重疊影像，並同時呈現出兩個底光。雙折射率差別小的如鋯石等，也可看出底光重疊的影像。
2、鑽石的吸附性
鑽石對油脂及污垢有一定的親和力，即油污很容易被鑽石吸附。因此，用手指撫摸鑽石會感到膠粘性，手指似乎有粘糊的感覺。這是任何寶石所沒有的。這種方法需要加以訓練方能掌握其中微妙的區別。
3、一線直落的特徵
鑽石表面拋光很光滑。用一支鋼筆蘸上墨水在鑽石上划過，若是真鑽石，表面留下的是一條光滑連續的線條，特徵是一線直落。仿冒品留下的是一個個小圓點組成的線條。用此法觀察應藉助放大鏡。
4、特有的金剛光澤
大致在100度的白熾燈光下，切磨很好的鑽石與仿冒品相互比較，很容易看出哪個具有金剛光澤。此方法不宜在過暗或過強的燈光下是進行。
人造金剛石
人造金剛石美國通用電器公司的研究和開發中心合成了單位體積內原子密度超過現有任何固體物抽的人造金剛石，其硬度超過了天然金剛石，堪稱世界上最硬的材料。與天然金剛石含有百分之九十九的碳13同位素。據科學家觀察，隨著碳13同位素密集程度的增加，原子間的距離會略微縮小，促使人造金剛石的硬度超過原子排列略顯鬆散的天然金剛石。在合成人造金剛石的過程中，科學家們首先通過化學蒸發過程將富含碳13同位素的甲烷氣體中的碳元素沉澱成金剛石小碎塊，然後再使用非常高的壓力把這些小碎塊分解，並再結晶成重量最高達3克拉的塊狀金剛石。
原料特點
金剛石金剛石的化學成分為C，與石墨同是碳的同質多象變體。在礦物化學組成中，總含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，並常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等雜質元素，以及碳水化合物。金剛石礦物晶體構造屬等軸晶系同極鍵四面體型構造。碳原子位於四面體的角頂及中心，具有高度的對稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連結，距離為1.54?(10-10m）。常見晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。金剛石的硬度是剛玉的4倍，石英的8倍。詳細絕對硬度如下：金剛石10000-2500剛玉2500-2100石英1550-1200。礦物性脆，貝殼狀或參差狀斷口，在不大的衝擊力下會沿晶體解理面裂開，具有平行八面體的中等或完全解理，平行十二面體的不完全解理。礦物質純，密度一般為3470-3560kg/m3。金剛石的顏色取決於純淨程度、所含雜質元素的種類和含量，極純淨者無色，一般多呈不同程度的黃、褐、灰、綠、藍、乳白和紫色等；純淨者透明，含雜質的半透明或不透明；在陰極射線、X射線和紫外線下，會發出不同的綠色、天藍、紫色、黃綠色等色的螢光；在日光曝曬後至暗室內發淡青藍色磷光；金剛光澤，少數油脂或金屬光澤，高折射率，一般為2.40-2.48。
金剛石的熱導率一般為136.16w/（m·k），其中Ⅱa型金剛石熱導率極高，在液氮溫度下為銅的25倍，並隨溫度的升高而急劇下降，如在室溫時為銅的5倍；比熱容隨溫度上升而增加，如在-106℃時為399.84J/（kg·k），107℃時為472.27J/（kg·k）；熱膨脹係數極小，隨溫度上升而增高，如在-38.8℃時為0，0℃時為5.6×10-7；在純氧中燃點為720～800℃，在空氣中為850-1000℃，在絕氧下2000-3000℃轉變為石墨。金剛石化學性質穩定，具有耐酸性和耐鹼性，高溫下不與濃HF、HCl、HNO3作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融體中，或與K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸時，表面會稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高溫氣體中腐蝕。
金剛石還具有非磁性、不良導電性、親油疏水性和摩擦生電性等。唯Ⅱb型金剛石具良好的半導體性能。根據金剛石的氮雜質含量和熱、電、光學性質的差異，可將金剛石分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類，並進一步細分為Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四個亞類。Ⅰ型金剛石，特別是Ⅰa亞型，為常見的普通金剛石，約占天然金剛石總量的98%。Ⅰ型金剛石均含有一定數量的氮，具有較好的導熱性、不良導電性和較好的晶形。Ⅱ型金剛石極為罕見，含極少或幾乎不含氮，具良好的導熱性和曲面晶體的特點。Ⅱb亞型金剛石具半導電性。由於Ⅱ型金剛石的性能優異，因此多用於空間技術和尖端工業。
性質
化學性質
在鑽石晶體中，碳原子按四面體成鍵方式互相連線，組成無限的三維骨架，是典型的原子晶體。每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。由於鑽石中的C-C鍵很強，所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子，所以鑽石不僅硬度大，熔點極高，而且不導電。在工業上，鑽石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造手飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。
物理性質
鑽石的摩氏硬度為10；由於硬度最高，鑽石的切削和加工必須使用鑽石粉來進行。鑽石的密度為3.52g/cm3，折射率為2.417，色散率為0.044。
高壓碳的硬度
摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。
依照摩氏硬度標準(Mohshardnessscale)共分10級，鑽石(金剛石)為最高級第10級；如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。
等級1滑石
等級2石膏
等級3方解石
等級4螢石
等級5磷灰石
等級6正長石
等級7石英
等級8黃玉
等級9剛玉
等級10鑽石
把任何兩種不同的礦物互相刻劃，兩者中必定會有一種受到損傷。有一種礦物，能夠劃傷其他一切礦物，卻沒有一種礦物能夠劃傷它，這就是高壓碳。
光學性質
高壓碳(1)光學鑑定之亮度（Brilliance）金剛石因為具有極高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的範圍寬，光容易發生全反射，反射光量大，從而產生很高的亮度。
(2)閃爍（Scintillation）金剛石的閃爍就是閃光，即當金剛石或者光源、觀察者相對移動時其表面對於白光的反射和閃光。無色透明、結晶良好的八面體或者曲面體聚形鑽石，即使不加切磨也可展露良好的閃爍光。
(3)色散或出火（Dispersionorfire）金剛石多樣的晶面象三稜鏡一樣，能把通過折射、反射和全反射進入晶體內部的白光分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光。
(4)光澤（Luster）剛石出類拔萃般堅硬的、平整光亮的晶面或解理面對於白光的反射作用特彆強烈，而這種非常特徵的反光作用就叫作金剛光澤。
分類情況
金剛石是碳在高溫高壓條件下的結晶體，是自然界最硬的礦物。其名稱來源於希臘文“Adamas”，意為堅硬無敵。金剛石是一種稀有、貴重的非金屬礦產，在國民經濟中具有重要的作用。金剛石按用途分為兩類：質優粒大可用作裝飾品的稱寶石級金剛石，質差粒細用於工業的稱工業用金剛石。
寶石級金剛石，又稱鑽石，光澤燦爛，晶瑩剔透，被譽為“寶石之王”，價值昂貴，是世界公認的第一貨品，其占有程度和消費水平往往被視為是衡量個人和國家經濟富裕程度的標誌。達不到寶石級的金剛石（工業用金剛石），以其超硬性廣泛用於機電、光學、建築、交通、冶金、地勘、國防等工業領域和現代高、新技術領域。
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熱性、解理性和半導體性等，多用於空間技術和尖端工業。具微藍色彩的優質大粒Ⅱ型金剛石視為鑽石中之珍品，如重3106ct（Carat，克拉）世界著名的“庫利南”鑽石，即屬此類。
分布
1971年以來的二十年中，在中國陸續發現了幾顆50克拉以上和100克拉以上的金剛石，按發現時間的先後排列如下：
1、1971年9月25日，在江蘇省宿遷公路旁發現一顆重52．71克拉的金剛石。
2、1977年12月21日，在山東省臨沭縣常林大隊，女社員魏振芳發現1顆重158.786克拉的優質巨鑽，全透明，色淡黃，可稱金剛石的“中國之最”。被命名為“常林鑽石”
3、1981年8月15日，在山東郯城陳埠發現一顆124．27克拉的巨粒金剛石。被命名為“陳埠一號”。
4、1982年9月，在山東郯城陳埠發現一顆96．94克拉的金剛石。
5、1983年5月，在山東郯城陳埠發現一顆92．86克拉的金剛石。
6、1983年11月14日，在山東蒙陰發現一顆119．01克拉的巨粒金剛石，被命名為“蒙山一號”。
據1987年資料，中國主要金剛石成礦區有：①遼東—吉南成礦區，有中生代和中古生代兩期金伯利岩。②魯西、蘇北、皖北成礦區，下古生代可能有多期金伯利岩。③晉、豫、冀成礦區，已在太行山、嵩山、五台山等地發現金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成礦區，已在湖南沅水流域發現了4個具工業價值的金剛石砂礦。
湖南金剛石，產於湖南省常德丁家港、桃源、黔陽等地。湖南金剛石以砂礦為主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位低，但質量好，寶石級金剛石約占40％。相傳在明朝年間，湖南沅江流域就有零星的金剛石發現，大規模的尋礦則始於二十世紀五十年代。沅江整個水域均有金剛石分布，但有開採價值的僅常德丁家港、桃源縣車溪沖、漵浦縣（黔陽）新莊壠、沅陵縣窯頭等4處。
湖南金剛石的顏色深淺不一，內外顏色差異明顯，呈帶狀、斑狀分布。其褐色系列金剛石，晶體呈黃褐色，內部潔淨，表面有大量的褐色斑點，其褐斑的顏色有黃色、黃褐色、褐色、黑色等，主要分布在金剛石的溶蝕面上，褐色主要由自然界放射性粒子的輻照造成。金剛石總體顆粒小，但質地較好，以單晶為主，約占總產量的98%；晶體比較完整，以八面體、十二面體、六八面體為多；絕大多數晶體淺色透明或呈黃、褐色等；粒重多小於28mg，一般為10.9～15mg；22%晶體中含包裹體；60%的晶體表面有裂紋，表面溶蝕不重。
