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钻石的晶体结构
钻石是一种由碳元素组成的矿物，几乎完全由单一碳原子组成，矿物名称为金刚石。钻石与常见的石墨的物质成分完全一致，均由纯碳元素构成，它们之间的区别在于不同的晶体结构。由于晶体结构的不同，钻石与石墨的物理性质有天壤之别。其中又以硬度的差别最大，钻石的硬度在所知的所有物质中最高，摩氏硬度为10，恰恰相反，石墨的硬度几乎最小，摩氏硬度甚至小于1；另外无色钻石是电的绝缘体，而石墨是电的良导体，常用于制作电极。
碳的原子序数为6，有2个电子层，其中内层的第一电子层由2个电子构成，外层由4个电子构成。根据原子物理学原理，原子的第一层可容纳2个电子，第二层可容纳8个电子。当原子的外电子层填满时，原子的化学性质呈惰性，例如惰性气体氖等；当原子的外电子层未填满时，原子的化学性质活泼。碳原子内层的第一电子层为稳定的电子层，外层的第二电子层由于没有填满8个电子，为不稳定电子层，因而碳原子化学性质活泼。碳原子外层的4个电子可以与其他原子外层的电子发生作用而产生价键结合，非常容易发生化学反应，例如与空气中的氧反应发生燃烧。另外，由于外层自由电子的存在，碳也是电的良好导体。
在钻石的结晶过程中，碳原子外层的4个自由电子与周围的碳原子的外层自由电子产生共价键结合，每一碳原子可与周围4个碳原子结合，形成立方晶体结构，如图1-2所示。当1个碳原子与周围的4个碳原子结合时，每一碳原子都与另外1个碳原子各贡献1个外层电子组成1个共价键。在钻石晶体中，每一个碳原子都有4个共价键和8个共价电子，从而使每一碳原子都形成一个稳定的原子结构。相邻的碳原子之间共享的共价键电子对产生极强的结合，使相邻的碳原子紧密地结合在一起。钻石晶体中碳原子之间的距离为1.54Å(1 Å=10-10m），碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构，因此，钻石的晶体结构是所有已知晶体中最坚固的。最坚固的钻石晶体结构必然导致最高的硬度。
图1-2 钻石的晶体结构
钻石晶体中每一个碳原子与周围的4个碳原子结合，碳原子之间的距离为1.54Å，碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构
石墨晶体结构与钻石的立方结构不同，每一碳原子与周围在同一晶体面上的3个碳原子结合。每一碳原子都剩余1个外层电子，使每一碳原子都没有达到稳定状态。在石墨晶体的层与层之间没有价键连接，为十分不稳定结构，所以其硬度极低；另外，碳原子晶体层之间的滑动摩擦系数很小，因此，石墨是一种非常好的润滑填充剂。
在钻石结晶过程中，晶体沿特定晶面生长。最常见的钻石晶形是八面体。钻石八面体的8个面都是面积相等的等边三角形。其他的晶形有菱形十二面体、立方体、三八面体和聚形等。图1-3所示为天然钻石的天然晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石。
图1-3 天然钻石的晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石（Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection）
图1-3中后排左起第五颗天然钻石晶体是晶形和晶面都非常好的典型八面体；后排左起第四颗天然钻石晶体也是八面体，但晶面受到磨损变得圆滑而不平整，晶面交角也失去棱角变成不规则圆弧形；后排最右边两颗绿色天然钻石晶体都呈立方体；后排左起第三颗天然钻石的晶形为典型经磨损的三八面体；后排最左边两颗天然钻石晶体都是不规则形状，由最左边的那颗形状不规则的天然钻石晶体可以切割出紫红或粉红紫红色的刻面彩色钻石，十分难得。形状不规则的天然钻石晶体都是由于外力的破坏，通常是在冲刷过程中钻石之间的摩擦和钻石与砂石之间的摩擦，以及开采过程中的撞击造成的。
因为彩色钻石价格昂贵，而且价格与切工和净度关系不大，切割彩色钻石时，首先要考虑的是获得最大重量。刻面彩色钻石的形状要与原天然晶体形状尽量相似以获得最大重量。市面上绝大多数的彩色钻石的形状都是不规则的花形切工，很少见到理想亮圆形切工的彩色钻石。1997年在日内瓦以805000美元拍卖成交的一颗1.75ct的紫红红色钻石的形状与原晶体形状相似，主要的加工是将原晶体的自然面抛光。
钻石晶体也可能呈双晶或是多晶。图1-4是一颗晶形十分完整的天然双晶钻石晶体，主要晶体呈典型的八面体，在顶部又生长出一个小八面体。这一双晶钻石晶体的颜色为灰色，是由在钻石晶体中含有许多微小的石墨晶体或未结晶的炭黑造成的。由于石墨或炭黑呈黑色，几乎完全吸收可见光，即使很低的含量也会使得钻石变为灰色，甚至是黑色。天然灰色和黑色钻石原石一般用于工业用途。这颗灰色天然双晶钻石晶体来自钻石次生矿，经冲刷和磨损，晶面和棱角都呈圆滑状。
图1-5是另外一种天然双晶钻石晶体，由两个立方体互相嵌入构成穿插双晶（Pene—tration twin）。这颗天然双晶钻石晶体的颜色为，如果精心加工以增强饱和度，它可能成为一颗彩钻石。这颗天然双晶钻石晶体的晶面和棱角都为圆滑状，也来自钻石次生矿。
图1-4 由两个八面体构成的天然双晶钻石晶体
（刘严摄影/刘严收藏）
图1-5 由两个立方体构成的天然穿插双晶
（刘严摄影/刘严收藏）
钻石的主要成份是什么
B：石墨
钻石的成分和晶体结构
钻石的主要成分是碳(C)， 含C量96%-99.9%。即使很纯净的钻石也含有0.001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外，其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在，钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。
氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分，N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心，可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(0.05%-0.3%)。 Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在，Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。
Ⅱ型钻石含N量较少(0.05%)，N呈自由状态存在。Ⅰ型和Ⅱ型钻石在某些物理性质上有所不同。自然界的钻石绝大部分是Ⅰ型钻石。
钻石为等轴晶系，晶体结构为立方面心格子，晶胞参数a°=3.56A(1A=1mm/1千万)(见左图)。C原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个C原子，每个C原子都与周围四个C原子相连接，每两个相邻C原子之间的距离都相等(1.54A)。这种结构C原子间形成极其牢固的共价键， 要分开这种化学健必须给以很大的能量。这就决定了金刚石具有一些特殊的性质，如极高的硬度和化学稳定性。
钻石的晶形最常见的是八面体，其次是菱形十二面体，较少见的是立方体。此外，可长成各种复杂形态的聚形或歪晶。
参考资料：
钻石的成分是什么？
钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。
纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2.417，色散中等，为0.044。均质体。热导率为0.35卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度3.52克/立方厘米。
钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。
钻石的等级划分
钻石的等级是按照4C标准来划分的，即颜色、切工、净度和重量4个方面。钻石的颜色等级被分为D、E、F、G、H、I、J 等23个等级，颜色从透明到，颜色越是透明的钻石，等级就会越高，最高级为D钻石，最低等级为Z钻石。
钻石的切工指的是切割工艺，可以分为EX、VG、GD、F、P这5个等级，在其他3C标准相同的情况下，钻石的切工越完美，线条越流畅，等级越高，等级最高的钻石为EX钻石，即完美切工钻石。
钻石的净度指的是钻石内部所含有的杂质瑕疵，被分为FL、IF、VVS1、VVS2、VS1、VS2、SI1、SI2、I1、I2、I3等11个等级，内部瑕疵越少的钻石，净度等级越高，最高等级的钻石为FL钻石，即完美无瑕钻石。
钻石的重量等级是最为直接的一种划分等级的方法，钻石的重量有克拉和分两个单位，1克拉等于100分，1克拉以上的钻石用克拉表示重量，1克拉以下的钻石用分表示重量，在其他3C同等情况下，钻石重量越大，则等级越高。
以上内容参考 百度百科-钻石
钻石是几面体？
主要的晶体形态有：
八面体：8个三角面，12条棱，6个顶角。
十二面体：12个五边形面，30条棱，20个顶角。
立方体：6个面，12条棱，8个顶角。
菱形十二面体：12个菱形面，24条棱，14个顶角。
最常见的三种单形晶体形态：八面体，菱形十二面体和立方体。之所以称它们为单形是因为它们都各自拥有等同的晶面。而对于由两个或几个单形相互结合或贯穿而成的晶体形态，则称其为聚形。这类晶体会常常带有凹角。至于形态的金刚石则主要用于工业领域，例如：圆粒金刚石，硬圆粒金刚石，高硬圆粒金刚石，黑金刚石等等…
钻石储量
天然钻石储量大约有25亿克拉，其中澳大利亚6.5亿克拉，刚果（金）5.5亿克拉。钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻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。钻石美丽、稀有，是爱情和忠贞的象征，代表永恒不破的爱情。
形成原理：
钻石是金刚石精加工而成的产品，钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（无色）。
钻石与碳化硅均为晶体,两者分别属于什么晶系晶体。
钻石为立方晶系；
碳化硅比较复杂，至少有70种结晶型态。
α-碳化硅为最常见，在高于2000 °C高温下形成，具有六方晶系结晶构造（似纤锌矿）。
β-碳化硅，立方晶系结构，与钻石相似，则在低于2000 °C生成。
