金刚石的形状决定其什么物理性质（物理故事三百篇16）

16 “硬度之王”的秘密

1905年1月25日，南非普列米尔矿山的一个职员在矿场偶尔拾到了一块巨大的金刚石。它纯净透明，呈淡蓝色，有一个拳头那么大，重3106克拉，是迄今为止世界上发现的最大金刚石。人们把它命名为“库利南”。（1克拉等于0.2克。）

　 南非地方当局把库利南送给了英国皇室。后来，人们把库利南分开，磨成大小钻石105粒。最大的叫“非洲之星”，重30.2克拉，是世界上现有的最大钻石，它被镶在英国国王的权杖上。

据估计，全世界天然金刚石的总储量约有200余吨，其中95%集中在非洲。扎伊尔和南非是最重要的出产国。此外还有坦桑尼亚、加纳、安哥拉、澳大利亚、俄罗斯等。近些年来，我国也有发现。1977年12月21日，我国山东省临沭县常林大队发现了一颗158.7860克拉的金刚石，这在我国历史上是最大的，被命名为“常林钻石”。金刚石也叫钻石，是世界上各种珠宝之中最珍贵的品种。习惯上，人们把没有琢磨过的叫金刚石，把琢磨好的叫钻石。金刚石是世界上最硬的物质。科学家把物质的硬度分为10级，1级称为1度。金刚石的硬度是10度，号称“硬度之王”！

金刚石是什么材料组成的呢？几百年前，意大利佛罗伦萨科学院的几位院士揭开了这个秘密。他们把金刚石放在密闭的烧瓶里加热，结果金刚石“烧”掉了，变成了二氧化碳。这说明，宝贵的金刚石和普通的石墨、木炭是一家，成分是纯粹的碳。

既然都是碳，为什么金刚石是“硬度之王”，而石墨却软得可以做铅笔芯呢？原来，它们内部碳原子的排列方式不同。在金刚石内部，每个碳原子都被几个碳原子所包围，它们之间的距离、角度完全一样，具有高度的对称性，联系非常紧密。而在石墨内部，碳原子却是呈层状排列的，层与层之间的引力很小，结合的力量微弱，所以石墨很软。金刚石在工业上的主要用途是做刀具、磨具和钻头。玻璃刀上就有金刚石，玻璃很硬，钢刀也奈何不了它，而在金刚石面前，它是那样俯首帖耳。金刚石车刀的耐磨性是硬质合金刀的60倍，是高速钢的250倍！用金刚石做磨石，耐磨性能顶得上普通油石的3000块。用它做成碗口粗的地质钻头，打油井日进千尺；做成锈花针似的牙科钻头，钻蛀牙快而不痛。所以尽管金刚石价格昂贵，人们还是很愿意用它。此外，金刚石还可以用来做精密仪器的轴承，金刚石粉可以做砂轮和磨料。由于它的折光性很好，导热性能也不错，所以在红外技术、激光、精密测量等许多尖端技术上，都很有用途。