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。

　　钻石的主要化学成分是碳，其质量分数可达99.95%，其中还会含有氮、硼、氢、硅、钾、镁、锰、钙等50多种微量元素，这些微量元素决定了钻石的类型、颜色及物理性质。