簡 介

　　物競編號：1747
　　中文名稱：金剛石
　　英文名稱：Diamond
　　分 子 式：C
　　分 子 量：12.01

　　編號系統(tǒng)

　　CAS號：7782-40-3
　　MDL號：MFCD00211867
　　EINECS號：231-953-2
　　RTECS號：HL4158550
　　BRN號：
　　PubChem號：

　　物性數(shù)據(jù)
　　1. 性狀：粉末
　　2. 密度(g/mL at 25°C)：3.5
　　
　　分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
　　1.金剛石的化學(xué)成分為C，與石墨同是碳的同質(zhì)多象變體。在礦物化學(xué)組成中，總含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等雜質(zhì)元素，以及碳水化合物。
　　2.金剛石礦物晶體構(gòu)造屬等軸晶系同極鍵四面體型構(gòu)造。碳原子位于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(jié)，距離為154pm。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。
　　3. 金剛石礦物晶體構(gòu)造屬等軸晶系同極鍵四面體型構(gòu)造。碳原子位于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(jié)，距離為154pm。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。
　　4. 在鉆石晶體中，碳原子按四面體成鍵方式互相連接，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(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。由于鉆石中的C-C鍵很強(qiáng)，所以所有的價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成，沒有自由電子，所以鉆石不僅硬度大，熔點(diǎn)極高，而且不導(dǎo)電。在工業(yè)上，鉆石主要用于制造鉆探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用于制造手飾等高檔裝飾品，其價(jià)格十分昂貴。
　　5.鉆石的摩氏硬度為10;由于硬度最高，鉆石的切削和加工必須使用鉆石粉來進(jìn)行。鉆石的密度為3.52g/cm3，折射率為2.417，色散率為0.044。

　　計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)
　　1、 疏水參數(shù)計(jì)算參考值(XlogP)：-1.1
　　2、 氫鍵供體數(shù)量：0
　　3、 氫鍵受體數(shù)量：2
　　4、 可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量：0
　　5、 互變異構(gòu)體數(shù)量：
　　6、 拓?fù)浞肿訕O性表面積(TPSA)：34.1
　　7、 重原子數(shù)量：2
　　8、 表面電荷：0
　　9、 復(fù)雜度：0
　　10、 同位素原子數(shù)量：0
　　11、 確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0
　　12、 不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0
　　13、 確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0
　　14、 不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0
　　15、 共價(jià)鍵單元數(shù)量：1

　　性質(zhì)與穩(wěn)定性

　　1. 金剛石晶體膜是一種人工合成的新型功能材料，它由金剛石微晶體構(gòu)成，具有高硬度、低摩擦、高熱導(dǎo)率(為銅的5倍)、低膨脹系數(shù)、良好抗熱沖擊性能、良好抗腐蝕性、極高電絕緣強(qiáng)度、寬波段高透過率和高電子折射率等多項(xiàng)復(fù)合性能。本品無毒。
　　2. 金剛石與石墨同屬于碳的單質(zhì)。是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導(dǎo)、半導(dǎo)體及透遠(yuǎn)等優(yōu)異的物理性能，素有“硬度之王”和寶石之王的美稱，金剛石的結(jié)晶體的角度是54度44分8秒。上個世紀(jì)50年代，美國以石墨為原料，在高溫高壓下成功制造出人造金剛石。現(xiàn)在人造金剛石已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)和生活中，雖然造出大顆粒的金剛石還很困難(所以大顆粒的天然金剛石仍然價(jià)值連城)，但是已經(jīng)可以制成了金剛石的薄膜。
　　3. 金剛石的顏色取決于純凈程度、所含雜質(zhì)元素的種類和含量，極純凈者無色，一般多呈不同程度的黃、褐、灰、綠、藍(lán)、乳白和紫色等;純凈者透明，含雜質(zhì)的半透明或不透明;在陰極射線、X射線和紫外線下，會發(fā)出不同的綠色、天藍(lán)、紫色、黃綠色等色的熒光;在日光曝曬后至暗室內(nèi)發(fā)淡青藍(lán)色磷光;金剛光澤，少數(shù)油脂或金屬光澤，高折射率，一般為2.40-2.48。
　　4. 金剛石的熱導(dǎo)率一般為136.16w/(m·k)，其中Ⅱa型金剛石熱導(dǎo)率極高，在液氮溫度下為銅的25倍，并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);熱膨脹系數(shù)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(diǎn)為720～800℃，在空氣中為850-1 000℃，在絕氧下2 000-3 000℃轉(zhuǎn)變?yōu)槭?br /> 　　5. 金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸性和耐堿性，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。

　　貯存方法
　   產(chǎn)品應(yīng)貯存放在陰涼、通風(fēng)、干燥、清潔、無化學(xué)藥品腐蝕氣氛的庫房內(nèi)。
　　
      合成方法
　　制備金剛石薄膜常用的方法是氣相沉積法，該方法可分以下3種類型。
　　(1)熱化學(xué)氣相沉積(TCVD)法　在高溫下使含碳?xì)庀嘟M分發(fā)生熱分解即形成金剛石薄膜。這一方法在早期的制備過程中是比較成功的方法，目前采用很多的熱絲法(EFCVD)以及對于沉積速率有著獨(dú)特優(yōu)越性的熱化學(xué)焰法均屬于此類。
　　(2)物理化學(xué)氣相沉積法　用物理化學(xué)方法促進(jìn)CVD過程，例如等離子增強(qiáng)CVD(PECVD或PACVD)、微波等離子體CVD(MWCVD)、射頻等離子體CVD(RFPECVD)和直流等離子體CVD(DCPECVD)及電子增強(qiáng)CVD(EACVD)等。
　　(3)物理氣相沉積法　即用物理方法(蒸發(fā)、濺射、離子束等)直接從碳源獲取碳原子或碳離子，將含碳?xì)怏w轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)活性碳原子，定向沉積在物體表面并沉積生成一層致密、均勻、光滑的碳碳原子鍵結(jié)構(gòu)的固態(tài)晶體膜。這類工藝的關(guān)鍵技術(shù)是利用高能離子在基材表面的微區(qū)內(nèi)形成75000℃和壓強(qiáng)12×109Pa的熱尖峰，其持續(xù)時間為10-21s，從而促進(jìn)金剛石膜的形成。沉積工藝需在高能態(tài)、高真空條件下，嚴(yán)格控制電磁場能量，精確掌握含碳化合物的原材料配比和濃度，以及反應(yīng)沉積速率。

　　用 途

　　工業(yè)用途
　　地質(zhì)鉆頭和石油鉆頭金剛石、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(jì)壓頭用金剛石、工藝品用金剛石。
　　金剛石用于金屬、塑料、玻璃等材料表面生成金剛石膜。如半導(dǎo)體及半導(dǎo)體器件熱沉電阻、電絕緣層。
　　若涂在音響紙盆上，音箱音質(zhì)會大為改善。

　　慢性毒藥
　　文藝復(fù)興時期，用金剛石粉末制成的慢性毒藥曾流行在意大利豪門之間。當(dāng)人服食下金剛石粉末后，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，不及時治療會死于胃出血，是種難以讓人提防的慢性毒劑。

　　觀賞寶石
　　鉆石由于折射率高，在燈光下顯得閃閃生輝，成為女士最愛的寶石。巨型的美鉆可以價(jià)值連城。而摻有深顏色的鉆石的價(jià)錢更高。目前最昂貴的有色鉆石，要數(shù)帶有微藍(lán)的水藍(lán)鉆石。
　　鉆石分為一型和二型兩種，這主要是根據(jù)它是否含有N元素：一型含;二型不含。而藍(lán)色的鉆石是二B型的，是半導(dǎo)體。