要想知道金刚石是什么？就必须得从晶体说起！
什么是晶体
晶体是与气体、液体以及非晶态固体都不相同的一类物体，晶体有它自身的共同规律和基本特性，并以此与上述其它物体相区别。
人们认识晶体，是从外部形态的观察开始的，自然界的地质产物中，例如下图所示的是石英、石盐、方解石等，它们都是具有独特的多面体形态，于是人们就将这种天然具有而不是人为磨削的规则几何形状的固体，称之为晶体。
然而，对晶体的这种认识，并没有抓住它的最本质特点，因为作为晶体，规则的几何外形并不是它的必要条件。例如盐湖中产生的石盐(NaCl)，有立方体形态的晶体，也有任意形态的颗粒。它们两者之间，除在形态上有差异外，所有其它的一切性质，例如比重、硬度等都是完全相同的，而且通过实践证明，如果将任意形态的石盐颗粒，放入NaCl的过饱和溶液中，让它有充分的空间去生长，最终也同样能长成立方体的形态，由此可见，多面体形态并不能体现晶体的实质，它只是晶体内部某种本质因素所具有的规律性在外表上的一种反映。
(a) 石英SiO2; (b) 石盐NaCl; (c) 方解石CaCO3;
有关晶体本质的问题，直到二十世纪初(1912年)应用X射线对晶体构造进行研究后，才真正弄清楚。原来，在一切晶体中，组成它们的物质之质点(原子、离子、离子团或分子)在空间都是按格子构造的规律来分布的。
历史上，人们第一个实际测定的具体晶体结构就是NaCl的结晶构造。如下图所表示的由一些大球(代表Cl-离子)和小球(代表 Na + 离子 ) 所堆成的立方体小块，仅是从 NaCl 晶体的内部结构中割取出来的极小的一部分，在 lmm 3 的 NaCl 晶体内就包含了大约 7 × 10 17 个这样的立方体小块。 沿着这个立方体小块的棱的方向，Cl- 离子和Na+ 离子以相等的间隔交替排列，每隔 5.628 Å 重复一次，而在平行于 立方体的面对角线方向上 , Cl - 离子或 Na + 离子各自均以 3.978 Å 的相等间隔连续排列，在其它任何方向上，情况也完全类似。 这样在 NaCl 内部结构中，所有的 Cl - 离子和 Na + 离子在三维空间均成周期性重复的规则排列而构成一种格子状的构造。 实践告诉我们，不论其外形是否规则，所有天然产出的以及人工制备的 NaCl ，它们的内部质点都是以上述相同的规律排成立方体状的格子构造的。 石盐之所以能长成立方体的规则几何多面体外形，就是由它内部的这种格子构造所决定的。
NaCl的晶体结构大球—Cl- 小球—Na+
金刚石是什么晶体结构
金刚石是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。它是一种典型的原子晶体，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，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，构成四面体。每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间上构成连续的、坚固的骨架结构。
因此，可以把整个晶体看成一个巨大的分子。由于C-C键的键能很大（347KJ/mol），价电子都参与了共价键的形成，使得晶体中没有自由电子，所以金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达3550℃，并且不导电。
金刚石的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，也可以存在于密排六方晶系中。因此，金刚石具有两种不同的晶体结构——立方金刚石和六方金刚石。天然金刚石和人造金刚石一般都是立方的，六方结构的金刚石很少见。
金刚石的形态可分为单晶体、连生体和聚晶体。单晶体可进一步分为立方体、八面体、菱形十二面体以及由这些单形晶体形态组成的聚形晶体形态。其中以六-八面体形态最为常见。
（图片来自《金刚石矿物学》）
天然钻石晶体形态
人造金刚石的晶体形态
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