访问量： 147 次浏览
碳是自然界分布相当广泛的一种元素，有以游离态存在的金刚石、石墨等， 更多的则是碳的化合物，如碳酸盐、二氧化碳、煤炭、石油、天然气等。 各种生物体内也存在着大量的含碳有机物，人类认识碳的历史悠久。 早在猿人时代，我们的祖先通过使用火便认识了木炭、骨炭等。 到了17世纪以后，化学家开始对金刚石、石墨的化学成分进行研究， 其中最著名的是法国化学家拉瓦锡所做的燃烧金刚石的实验。
拉瓦锡将一小块金刚石放在玻璃钟罩内， 然后用一个巨大的凸透镜把日光聚集在金刚石上，加热使其燃烧， 结果得到一种无色的气体。他又将该气体收集起来通入澄清的石灰水中， 结果生成白色的碳酸钙沉淀。由此他得出结论： 金刚石与木炭具有相同的“基础”（本质）。1789年， 拉瓦锡将这种元素命名为Car-bon（C，碳），词根的原意是“木炭”。
金刚石俗称金刚钻或钻石。纯净的金刚石是无色透明的八面体型晶体， 含有微量杂质时则呈黄、蓝、绿、橙等诸多颜色，一般以浅色者为上品。 金刚石在未经琢磨前虽然也有光泽，但不明显；而一经琢磨， 便具有很高的折射率和色散性，在光照下呈现霓虹般七彩，光芒四射，美丽非凡。 因此，自古以来人们都把金刚石视为至坚至尊、璀璨生辉的稀世珍宝， 并是纯洁和力量的象征。男婚女嫁常常选择钻石戒指为赠品， 还有象征权力的“权杖”多用钻石装饰。
在世界上，印度和非洲都是著名的金刚石产地。 如安哥拉、刚果、利比里亚、塞拉里昂和南非等国， 都是闻名遐迩的金刚石出口国。目前世界上最大的一颗金刚石的名字叫“库利南”， 于1905年产自南非，重达3016克拉（carat,1克拉=205毫克）。
1977年12月21日，我国山东临沭县笈山公社常林大队女社员魏振芳， 在田间劳动时曾发现了一颗核桃般大小的金刚石。它色质透明， 呈淡黄色，重达158.8克拉，被称为“常林钻石”，现珍藏于国库。 2006年5月，我国又在山东蒙阴发现一颗重101.47克拉的金刚石。 迄今为止，在我国境内已发现4颗百克拉以上的原生金刚石。
金刚石是自然界最坚硬的物质。它的硬度大约是石英的1000倍， 硬质合金钢的6倍。所以，金刚石除了用于制作首饰以外， 大量地被用于制作工具，如地质钻探用的钻头、加工石材用的锯片、 切割玻璃用的划刀以及冶炼难熔金属钨等的模具等，用途十分广泛。
由于天然的金刚石产量有限，远不能满足日益发展的生产需要， 因此不少化学家曾试图用人工方法合成金刚石，但是屡遭失败。 直到1954年，美国通用电气公司的工程师本迪和霍尔设计制造了一种被称为“贝尔特”的耐高温和高压装置， 人工合成金刚石的实验才取得了实质性的进展。
第二年（1955年），他们将石墨（原料）、 硫化铁（助熔剂）和一颗金刚石（晶种）装入一根由石墨制成的管内， 管外再包以金属钽制的外壳，然后放进“贝尔特”装置， 在\(1.01 \times 10)w帕的高压和2500°C的高温下，经过较长时间后成功地合成了金刚石。
人工合成的金刚石质量如何？美国通用电气公司为此提出了三点证明： 一是利用X射线进行分析，证明人造金刚石与天然金刚石的结构完全一致； 二是人造金刚石与天然金刚石的硬度完全一样；三是实验可以重复进行，每次都能成功地制得金刚石。
后来，人工合成金刚石的技术不断得到改进，使生产出的金刚石颗粒， 从最初粒径不足0.5毫米，逐步提高到6毫米以上。 目前许多国家（包括我国在内）均已掌握了这项技术。 估计全世界人造金刚石的年产量在1亿克拉以上。由金刚石制成的工具日益普及。
金刚石是一种原子晶体，晶体中的每个碳原子都呈稳固的四面体结构， 两个碳原子之间的距离都是15.5nm，键短，结合力强，因此硬度大，熔点高。