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地球上的极美钻石(三) |
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在反复进行研究之后，以人工将石墨合成为钻石的实验成功了由于钻石是碳的结晶，若是将它在空气中燃烧的话就会产生二氧化碳。于1772年最早对此事进行实验性证明的是法国著名的化学家拉瓦锡。因为石墨和钻石同为碳的结晶体，所以拉瓦锡开始研究：假如想要将石墨变成钻石的话究竟需要有多大的温度和压力。结果得知，在常温时是1.5万大气压，1000时是3万大气压，2000时是6万大气压以上时，钻石就会很稳定。反过来说，在常温、1大气压时中石墨稳定而钻石不稳定。而在常温之下应该是处于不稳定状态的钻石之所以一直都保持钻石的状态，就是因为它改变为石墨的速度实在是太缓慢，难以用眼睛观察到，假如温度变得相当高的话，钻石就会以相当快的速度变换成石墨。 经过这类基础性的研究，美国通用电气公司的技术人员于1954年在以人工将石墨变成钻石的实验上获得成功。他们是使用获得1946年诺贝尔物理学奖的布里奇曼所制造的高压装置实现数万大气压的压力，将置于此压力之下的石墨以电力加热到2000以上的高温，而实现了对钻石来说是更为稳定的温度、压力环境，就这样成功地完成了钻石的人工合成。在这个消息传到世界各地时，与钻石有关系的企业的股价随之暴跌，但是这种状况只维持了半天，没多久以后就涨回原来的股价了。这是因为得知人工合成出来的钻石是黄色的粉末，完全没有宝石价值所致，不过若是当成工业用钻石为使用却是绰绰有余。 已知在钻石的人工合成上，镍、钴、铬、钽等金属或硫化铁是很有用的触媒，假如使用这些触媒的话，就能降低让钻石保持稳定存在的压力和温度。之所以会想到利用这些触媒的原因，是因为在美亚利桑纳州的陨石坑洞孔中发现的陨铁中的钻石是伴随着硫化铁所致。 在有触媒存在之处，钻石约在5万大气压以及大约1500的温度下就会处于稳定状态，这大约是地下200以里的压力和温度。含有钻石的角砾云橄岩是橄榄岩质的岩石，被认为是形成地球内部的这个深度以及月球内部的岩故石，因此就认为钻石应该是在地球内部约为200公里的深度处制造出来的。由于激烈的地质活动，就让含有钻石的角砾云橄岩从这个深度带到地表上来了。 一般认为此时的角砾云橄岩的上升速度应该非常之大，这是因为假如上升速度太小的话，在上升途中的中温度、中压力之下的钻石就会变得不稳定而转变成石墨。在以高速度通过此“危险”范围而抵达低温、低压的地表，虽然此处对钻石来说也是属于不稳定的场所，但因为温度低，所以钻石变换成石墨的速度也很慢，于是钻石就能够一直保持着自己的光辉了。 最坚硬而折射率也特别大的钻石的价值是以4个C来衡量的钻石的特征之一是在于其硬度，而在测定硬度时有一个被称为“莫氏硬度”的指标。这是将最柔软的矿物滑石的硬度定成1，而最坚硬的钻石定为10，然后将其间划分成10个硬度梯度。硬度8的是黄玉、硬度9的是钢玉。不过，这是硬度的相对性尺度，并不是绝对性的，实际上在硬度为10的钻石与硬度为9钢玉之间的硬度差是钢玉与硬度为1的滑石之间的硬度差的数十倍。钻石就是这么坚硬。虽然它是这么硬，但它却具有容易朝向某个方向裂开的性质，这被称为解理性，在前面已经提过了。 钻石的另一个特征在于某折射率很大，所以会显示出独特的灿烂光辉。相对于普通的玻璃折射率是1.5，水晶和蓝宝石的折射率分别是1.55和1.76，钻石的折射率却有2.42。而若是对它进行“灿烂”的特殊切割的话，进入钻石内的光就会在分界面作全反射而没有办法逃到外面来。因此，钻石就会像在其内部有光源般的发出强烈的光辉，这也是钻石的魅力之一。 除了某种特别的形式之外，钻石和其他多数的非金属一样都是电的绝缘体，会让电难以通过。一般来说，很能导电的物体也很能够传热。但钻石的导热性能却很好。因为如此，钻石就像金属一样令人感觉冰冷。此外，钻石的热膨胀系数也小。热传导性佳、热膨胀系数也小。热传导性佳、热膨胀系数也小的这一点，在将钻石当成工业材料使用的场合上是有利的性质，这是因为不会因加热膨胀而产生破裂所致。 钻石的价值以4个C来定价，分别是克拉(carat)、切割(cut)、纯度(clarity)和颜色(color)。克拉原本是地中海海岸的一种豆科植物种子的重量单位，但现在则被使用在表示钻石的重量上。1克拉是1/142盎斯，也就是0.2克。 钻石在高科技领域不断得到应用 钻石因硬度高而被用在各种工具上，被使用在切割下玻璃上的始于15世纪左右，而被和在雕刻细密的线用的针上是在19世纪的末期。不光只是用在激光唱片的针头上，在切割唱片原版的沟纹时也会使用到钻石。一种被称作绕光栅的精密光学仪器，有时甚至要在金属的镜面或是玻璃上每1厘米划上数万条的平行线，为了要正确描划出这种线条，坚硬且锐利的钻石针头是绝对必要的。还有称为“断量测量仪”的装置，它是捕捉钻石针的细微动作来探寻器械表面的凹凸的仪器，或是将钻石针头压入材料的表面来测量，在加上某种固定的力量时，从针进入的深度来调查该材料的硬度的仪器等等。 被使用在电灯泡的灯丝上的钨是坚硬的金属，在制造这种坚硬金属灯丝时就使用钻石的拉丝模。拉丝模上有个小孔，穿过这个孔然后拉来拉去就能制造出一定粗细的金属灯丝了。到了高科技时代，钻石的新用途也增加了，例如尖锐的钻石刀尖在眼角膜或是神经系统的手术上被用来当做外科手术用的手术刀。利用钻石的热膨胀数数小的这一点，在观测高温、高压的金星大气的装置里也会使用到钻石。钻石不会吸收红外线或X射线，发射激光的窗口，或是数百万大气压的高压下以X射线观察物质的结晶构造时的窗口也是使用钻石制作的。 现在世界上的天然钻石的生产及贩卖，事实上是由德比尔斯联合矿业有限公司及其连锁公司所控制，这个公司除了在以南非为主的几个矿山进行采掘之外，也和澳洲以外的场所出产的钻石的大部分签订了购买契约，钻石的市场购买也是由该公司所控制着。 |
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