金刚石是什么晶体

金刚石，是一种由碳元素组成的矿物，与石墨互为同素异形体，主要分为天然金刚石和人造金刚石两类。碳原子之间以sp³杂化轨道键合形成的立方晶系晶体，为无色透明、高压稳定的超硬材料，与石墨一起构成了碳的代表性同素异形体。

金刚石是什么晶体？

金刚石是典型的原子晶体，熔点高达3550℃，是硬度最大的单质。原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。

金刚石的成因：

1、岩层底部为热态和氧逸度差异显著的地区。因此，这一区域是一个理想的区域，这里的平衡气体成分会发生向上迁移而出现不均衡。金刚石的成核过程需要甲烷的氧化或二氧化碳的还原，在岩石圈和软流圈的斜坡相交的地方很容易发生。

2、从软流圈中出来的CO₂（或CH₄）气体，可以通过在岩石圈的底部进行还原或（氧化）而在矿物粒子间沉积，最终形成金刚石。因此在岩石圈--软流圈交界面与金刚石--石墨相转变面所限定的透镜状区域内可能会形成金刚石。

3、不同深度下的金刚石，其形状也是不同的。研究显示，岩浆温度、岩浆在岩壳中滞留的时间、氧气逸度等是影响金刚石稳定性的重要因素。在这些因素中，氧气逸散对环境的影响最为显著。当氧气浓度越大、温度越高、金刚石迁移时间延长时，金刚石容易被氧化，难以保存。

金刚石的分布情况：

金刚石矿床分布在A型（>25亿年）克拉通和P型（16亿～25亿年）克拉通上。目前世界上主要的金刚石矿山集中分布在南非、西伯利亚、北美、西非、中非和澳大利亚6个A型克拉通上。目前世界上有48个国家发现了金刚石。

金刚石的物质结构：

1、金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系。除面心立方晶胞所含有的原子外，其内体对角线上还存在4个原子。每个金刚石结构的惯用原胞共含8个原子。这种结构类似于原来互相重叠的两个面心立方子晶格沿体对角线相互平移错开体对角线长度的1/4套构而成。

2、尽管它是由全同的碳原子组成，但顶点和面心上的原子与惯用原胞内的原子间的取向不同，因此金刚石结构不是布拉菲格子而是复式格子。金刚石结构的布拉菲格子是面心立方，初基原胞为平行六面体，基元包含2个全同的原子，分别位于（0.0,0）和（1/4，1/4，1/4）处。

3、当碳原子构成金刚石时，碳原子2s和3个2p轨道经过sp杂化之后将形成四个等性的sp³杂化轨道，每个sp³杂化轨道都具有1/4的s成分和3/4的p成分，因此它们的形状相同。它们的对称轴相交成一定的角度并指向四面体的4个顶角。

4、每个碳原子用这种杂化轨道与相邻的4个碳原子形成4个“头碰头”的σ共价键，碳碳单键方向性和饱和性。晶体中没有自由电子，所有价电子都参与成键，而处于金刚石表面的碳原子存在一悬挂键。sp³杂化轨道所形成的正四面体结构，可以存在于立方晶系中，也可存在于最密六方晶系。因此，金刚石便具有两种不同的晶体结构--六方金刚石和立方金刚石。

5、金刚石是单质碳，与石墨、黑金刚石、富勒烯矿等矿物为同质多象体，属于等轴晶系。由于在形成过程中常常受外界环境的影响而使晶面、晶棱受到熔蚀（或溶蚀）而呈弯曲不平。熔蚀与其形成过程中的氧逸度有关，低氧逸度往往导致更多的熔蚀坑。晶形常呈浑圆状，在晶体表面，常出现三角形、四边形、网状、锥形等凹陷（这就是蚀象）。