金刚石是自然界中硬度最大的物质（金刚石黑金刚的形成和特征）

黑金刚石（黑钻）

金刚石俗称"金刚钻"。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体(金刚石，石墨烯，富勒烯，碳纳米管，蓝丝黛尔石等)。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，同时金刚石不是只有在地球才有产出，现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。金刚石的用途非常广泛，例如:工艺品和工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石， 也是贵重宝石。中国也拥有制造金刚石的技术 。需要注意，石墨与金刚石物理性质完全不同。金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明，也可以是纳米金刚石。许多金刚石带些黄色，这主要是由于金刚石中含有杂质。 金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨和二氧化碳气体。

黑金刚石(Carbonado)，是一种发现在中非共和国及巴西冲积矿床的天然多晶金刚石。 它的自然颜色是黑色或暗灰色，比其它钻石有更多孔隙，加工后的成品黑钻石已经成为上流社会最流行的装饰品之一。在各种颜色的钻石中，黑钻石更因其数量稀少而显得尤为珍贵。相对于宝石学意义更重的黑钻，黑金刚石一般特指自然产出的黑色金刚石原石。其宝石级品质的个体经切割后就是黑钻。

黑色黄金是如何形成的：黑钻石又称黑金刚石，呈黑色多孔结构，硬度与其他钻石相当，只存在于巴西和中非共和国。黑钻石多以不规则的或圆形的碎片形式存在，所以更多是在工业上的应用。 随着时代发展，黑钻石也被用于珠宝领域，且由于数量稀少，价值也相当昂贵。 根据分析，2012年1月科学家证实，黑钻石是超新星爆炸后幸存的物质形成流星，直径可能达到1英里（约合1.6公里），穿过地球大气层后被碾成碎片，坠落到南美和非洲地区被埋入地下后形成的。黑钻石又称黑金刚石，呈黑色多孔结构，硬度与其他钻石相当，只存在于巴西和中非共和国。佛罗里达州立大学天体物理学家哈吉尔提说，从澳大利亚到西伯利亚，从中国到印度，普通钻石的形成过程事实上是相同的。但这些钻石与黑色钻石的构成成分都是不一样的。以前的研究成果还得到了新数据的支持，黑色钻石其实是超新星爆炸的产物，当它们最初坠落在地球上时，它们的直径约有一公里甚至更长，有如一颗小型的行星。

黑金刚石（黑钻）

把任何两种不同的矿物互相刻划，两者中必定会有一种受到损伤。有一种矿物，能够划伤其他一切矿物，却没有一种矿物能够划伤它，这就是金刚石。

直到18世纪后半叶，科学家才搞清楚了构成金刚石的"材料"。如前所述，早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载，然而，在其后的1600多年中，人们始终不知道金刚石的成分是什么。

直到18世纪的70至90年代，才有法国化学家拉瓦锡(1743~1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验，结果发现得到的是二氧化碳气体，即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于，这些实验证明了组成金刚石的材料是碳。

知道了金刚石的成分是碳，仍然不能解释金刚石为什么有那样大的硬度。例如，制造铅笔芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨却是一种比人的指甲还要软的矿物。金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同?

这个问题，是在1913年才由英国的物理学家威廉·布拉格和他的儿子做出回答。布拉格父子用X射线观察金刚石，研究金刚石晶体内原子的排列方式。他们发现，在金刚石晶体内部，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构。这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。而且，这种致密的结构，使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克，大约是石墨密度的1.5倍。正是这种致密的结构，使得金刚石具有最大的硬度。换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。