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简 介

　　物竞编号：1747
　　中文名称：金刚石
　　英文名称：Diamond
　　分 子 式：C
　　分 子 量：12.01

　　编号系统

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

　　物性数据
　　1. 性状：粉末
　　2. 密度(g/mL at 25°C)：3.5
　　
　　分子结构数据
　　1.金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。
　　2.金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
　　3. 金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
　　4. 在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。
　　5.钻石的摩氏硬度为10;由于硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为3.52g/cm3，折射率为2.417，色散率为0.044。

　　计算化学数据
　　1、 疏水参数计算参考值(XlogP)：-1.1
　　2、 氢键供体数量：0
　　3、 氢键受体数量：2
　　4、 可旋转化学键数量：0
　　5、 互变异构体数量：
　　6、 拓扑分子极性表面积(TPSA)：34.1
　　7、 重原子数量：2
　　8、 表面电荷：0
　　9、 复杂度：0
　　10、 同位素原子数量：0
　　11、 确定原子立构中心数量：0
　　12、 不确定原子立构中心数量：0
　　13、 确定化学键立构中心数量：0
　　14、 不确定化学键立构中心数量：0
　　15、 共价键单元数量：1

　　性质与稳定性

　　1. 金刚石晶体膜是一种人工合成的新型功能材料，它由金刚石微晶体构成，具有高硬度、低摩擦、高热导率(为铜的5倍)、低膨胀系数、良好抗热冲击性能、良好抗腐蚀性、极高电绝缘强度、宽波段高透过率和高电子折射率等多项复合性能。本品无毒。
　　2. 金刚石与石墨同属于碳的单质。是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。上个世纪50年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难(所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城)，但是已经可以制成了金刚石的薄膜。
　　3. 金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等;纯净者透明，含杂质的半透明或不透明;在阴极射线、X射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光;在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光;金刚光泽，少数油脂或金属光泽，高折射率，一般为2.40-2.48。
　　4. 金刚石的热导率一般为136.16w/(m·k)，其中Ⅱa型金刚石热导率极高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降，如在室温时为铜的5倍;比热容随温度上升而增加，如在-106℃时为399.84J/(kg·k)，107℃时为472.27J/(kg·k);热膨胀系数极小，随温度上升而增高，如在-38.8℃时为0，0℃时为5.6×10-7;在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850-1 000℃，在绝氧下2 000-3 000℃转变为石墨。
　　5. 金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。

　　贮存方法
　   产品应贮存放在阴凉、通风、干燥、清洁、无化学药品腐蚀气氛的库房内。
　　
      合成方法
　　制备金刚石薄膜常用的方法是气相沉积法，该方法可分以下3种类型。
　　(1)热化学气相沉积(TCVD)法　在高温下使含碳气相组分发生热分解即形成金刚石薄膜。这一方法在早期的制备过程中是比较成功的方法，目前采用很多的热丝法(EFCVD)以及对于沉积速率有着独特优越性的热化学焰法均属于此类。
　　(2)物理化学气相沉积法　用物理化学方法促进CVD过程，例如等离子增强CVD(PECVD或PACVD)、微波等离子体CVD(MWCVD)、射频等离子体CVD(RFPECVD)和直流等离子体CVD(DCPECVD)及电子增强CVD(EACVD)等。
　　(3)物理气相沉积法　即用物理方法(蒸发、溅射、离子束等)直接从碳源获取碳原子或碳离子，将含碳气体转变为气态活性碳原子，定向沉积在物体表面并沉积生成一层致密、均匀、光滑的碳碳原子键结构的固态晶体膜。这类工艺的关键技术是利用高能离子在基材表面的微区内形成75000℃和压强12×109Pa的热尖峰，其持续时间为10-21s，从而促进金刚石膜的形成。沉积工艺需在高能态、高真空条件下，严格控制电磁场能量，精确掌握含碳化合物的原材料配比和浓度，以及反应沉积速率。

　　用 途

　　工业用途
　　地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。
　　金刚石用于金属、塑料、玻璃等材料表面生成金刚石膜。如半导体及半导体器件热沉电阻、电绝缘层。
　　若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。

　　慢性毒药
　　文艺复兴时期，用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢性毒剂。

　　观赏宝石
　　钻石由于折射率高，在灯光下显得闪闪生辉，成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深颜色的钻石的价钱更高。目前最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。
　　钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含;二型不含。而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。

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