在自然界，有一种矿物叫做“金刚石”。大部分的金刚石是黑色不透明，或者有很多裂纹包裹体，只有小部分金刚石透明若水，达到了作为宝石原料的要求，叫做宝石金刚石。经过琢磨加工的宝石金刚石，就是女性们梦寐以求的宝石之王——钻石。宝石金刚石之所以这样珍贵，是由于它不仅特别稀少，而且具备宝石所应有的一切条件。
金刚石的化学性质非常稳定，这是它作为宝石的一优越条件。金刚石的化学成分是碳，与石墨、煤的化学成分一样，但由于金刚石的结构与它们不同，非常稳定（如图1），使得性质有何大差异。在空气中，金刚石并不像煤那样容易燃烧，必须达到850~1000℃的高温才能燃烧，形成二氧化碳而毫无残渣。金刚石不仅在空气中稳定，强酸强碱也不能腐蚀它，甚至将金刚石放在酸碱溶液中煮沸，它也丝毫不变。因此，当采到的宝石金刚石表面附有杂质时，不用机械方法清除，以免损害宝石，这时可以用强酸或强碱长时间浸泡，溶去杂质，而金刚石毫不受损。
图1
金刚石是世界上最硬的物质。它可以刻划任何东西，包括坚硬的玉石。因此，宝石金刚石加工成的钻石坚固耐久，永远闪光发亮而不变，因为它的磨光表面不会被划伤或磨光。必须注意的是，金刚石虽然很硬，但却非常脆，容易被打碎，这一点是很多人所不了解的，因此在加工琢磨及佩戴钻石首饰时，都必须当心。
高的折射率是使金刚石成为极珍贵宝石的另一个原因。金刚石的折射率高达2.4左右，这几乎是世界上透明物质中折射率最高的。物质反光能力随折射率的增高而增大，因此，钻石的磨光表面能大量反射外界光线。按照现代科学设计的型式磨制出的钻石，能把表面上及射入内部的光全部反射出去，使整个钻石闪烁着耀眼的光芒。由于射到钻石上的光全部都被反射出来，钻石看起来像镀银似的（如图2），几乎看不出是透明的。
金刚石的色散很大，即对于不同波长的色光，折射率的差别很大。一束白光射入琢磨好的钻石中时，因折射率不同，长波的红光和短波的蓝光会分开，经两次内部反射透出钻石时，红光和蓝光就离得很远。由于这种色散现象，使钻石呈现五颜六色的闪光，显得异常美观。
金刚石在生长过程中，因含有不同化学微量元素，导致晶体内部结构变形，从而使钻石呈现不同颜色（如图3）。比如，当氮原子取代钻石晶体中的某些碳原子时（每一百万个碳原子中，有一百个被取代），开始吸收蓝，紫色光线，因而使钻石呈现黄色；钻石在形成过程中，吸收微量硼元素，钻石便显天蓝色；在晶体形成过程中，晶格结构扭曲，而使钻石呈现红色；当晶体受到自然辐射，晶格结构发生改变，从而使钻石呈现绿色。这些有颜色的钻石又称为彩钻，因为颜色罕有，价值不菲。
本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处
作者： 北京80中 罗静卿 [责任编辑: 范作言]
