石墨与金刚石

石墨与金刚石

提起钻石,人们就会联想到光彩夺目、闪烁耀眼的情景,它随着拥有者的活动而光芒四射。但因它的昂贵价格,大多数人只能望而却步。尽管如此,人们对钻石还是很向往的。你知道钻石是什么吗?它的化学成分是碳(C),天然的钻石由金刚石经过琢磨后才能称之为“钻石”。天然的钻石是非常稀少的,世界上重量大于1000克拉(1克=5克拉)的钻石只有2粒,400克拉以上的钻石只有多粒,我国迄今为止发现的最大的金刚石重158.786克拉,这就是“常林钻石”。物以稀为贵,正因为可做“钻石“用的天然金刚石很罕见,人们就想用“人造”金刚石来代替它,这就自然地想到了金刚石的“孪生“兄弟——石墨了。

金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前世界上最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。

石墨和金刚石的硬度差别如此之大,但人们还是希望能用人工合成方法来获取金刚石,因为自然界中石墨(碳)蕴藏量是很丰富的。但是要使石墨中的碳变成金刚石那样排列的碳,不是那么容易的。石墨在5～6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石粉末。

目前世界上已有十几个国家(包括我国)均合成出了金刚石。但这种金刚石因为颗粒很细,主要用途是做磨料,用于切削和地质、石油勘探钻井用的钻头。当前,世界金刚石的消费中,80%的人造金刚石主要是用于工业,它的产量也远远超过天然金刚石的产量。

最初合成的金刚石颗粒呈黑色,0.5mm大小,重约0.1克拉(用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉)。美国、日本等已制成6.1克拉多的金刚石,现在我国人造金刚石企业黄河旋风公司实验室生成的大颗粒金刚石达8mm左右,代表了我国在该领域的研究前沿。我们说金刚石已从石墨中“飞”出,宝石级的人造金刚石也会在不久的将来供应于市场。 (中国选矿技术网)