钻石是一种由碳元素组成的矿物，几乎完全由单一碳原子组成，矿物名称为金刚石。钻石与常见的石墨的物质成分完全一致，均由纯碳元素构成，它们之间的区别在于不同的晶体结构。由于晶体结构的不同，钻石与石墨的物理性质有天壤之别。其中又以硬度的差别最大，钻石的硬度在所知的所有物质中最高，摩氏硬度为10，恰恰相反，石墨的硬度几乎最小，摩氏硬度甚至小于1；另外无色钻石是电的绝缘体，而石墨是电的良导体，常用于制作电极。

碳的原子序数为6，有2个电子层，其中内层的第一电子层由2个电子构成，外层由4个电子构成。根据原子物理学原理，原子的第一层可容纳2个电子，第二层可容纳8个电子。当原子的外电子层填满时，原子的化学性质呈惰性，例如惰性气体氖等；当原子的外电子层未填满时，原子的化学性质活泼。碳原子内层的第一电子层为稳定的电子层，外层的第二电子层由于没有填满8个电子，为不稳定电子层，因而碳原子化学性质活泼。碳原子外层的4个电子可以与其他原子外层的电子发生作用而产生价键结合，非常容易发生化学反应，例如与空气中的氧反应发生燃烧。另外，由于外层自由电子的存在，碳也是电的良好导体。

在钻石的结晶过程中，碳原子外层的4个自由电子与周围的碳原子的外层自由电子产生共价键结合，每一碳原子可与周围4个碳原子结合，形成立方晶体结构，如图1-2所示。当1个碳原子与周围的4个碳原子结合时，每一碳原子都与另外1个碳原子各贡献1个外层电子组成1个共价键。在钻石晶体中，每一个碳原子都有4个共价键和8个共价电子，从而使每一碳原子都形成一个稳定的原子结构。相邻的碳原子之间共享的共价键电子对产生极强的结合，使相邻的碳原子紧密地结合在一起。钻石晶体中碳原子之间的距离为1.54Å(1 Å=10-10m），碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构，因此，钻石的晶体结构是所有已知晶体中最坚固的。最坚固的钻石晶体结构必然导致最高的硬度。

图1-2 钻石的晶体结构

钻石晶体中每一个碳原子与周围的4个碳原子结合，碳原子之间的距离为1.54Å，碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构

石墨晶体结构与钻石的立方结构不同，每一碳原子与周围在同一晶体面上的3个碳原子结合。每一碳原子都剩余1个外层电子，使每一碳原子都没有达到稳定状态。在石墨晶体的层与层之间没有价键连接，为十分不稳定结构，所以其硬度极低；另外，碳原子晶体层之间的滑动摩擦系数很小，因此，石墨是一种非常好的润滑填充剂。

在钻石结晶过程中，晶体沿特定晶面生长。最常见的钻石晶形是八面体。钻石八面体的8个面都是面积相等的等边三角形。其他的晶形有菱形十二面体、立方体、三八面体和聚形等。图1-3所示为天然钻石的天然晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石。

图1-3 天然钻石的晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石（Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection）

图1-3中后排左起第五颗黄色天然钻石晶体是晶形和晶面都非常好的典型八面体；后排左起第四颗黄色天然钻石晶体也是八面体，但晶面受到磨损变得圆滑而不平整，晶面交角也失去棱角变成不规则圆弧形；后排最右边两颗绿色天然钻石晶体都呈立方体；后排左起第三颗黄色天然钻石的晶形为典型经磨损的三八面体；后排最左边两颗天然钻石晶体都是不规则形状，由最左边的那颗形状不规则的天然钻石晶体可以切割出紫红或粉红紫红色的刻面彩色钻石，十分难得。形状不规则的天然钻石晶体都是由于外力的破坏，通常是在冲刷过程中钻石之间的摩擦和钻石与砂石之间的摩擦，以及开采过程中的撞击造成的。

因为彩色钻石价格昂贵，而且价格与切工和净度关系不大，切割彩色钻石时，首先要考虑的是获得最大重量。刻面彩色钻石的形状要与原天然晶体形状尽量相似以获得最大重量。市面上绝大多数的彩色钻石的形状都是不规则的花形切工，很少见到理想亮圆形切工的彩色钻石。1997年在日内瓦以805000美元拍卖成交的一颗1.75ct的紫红红色钻石的形状与原晶体形状相似，主要的加工是将原晶体的自然面抛光。

钻石晶体也可能呈双晶或是多晶。图1-4是一颗晶形十分完整的天然双晶钻石晶体，主要晶体呈典型的八面体，在顶部又生长出一个小八面体。这一双晶钻石晶体的颜色为灰色，是由在钻石晶体中含有许多微小的石墨晶体或未结晶的炭黑造成的。由于石墨或炭黑呈黑色，几乎完全吸收可见光，即使很低的含量也会使得钻石变为灰色，甚至是黑色。天然灰色和黑色钻石原石一般用于工业用途。这颗灰色天然双晶钻石晶体来自钻石次生矿，经冲刷和磨损，晶面和棱角都呈圆滑状。

图1-5是另外一种天然双晶钻石晶体，由两个立方体互相嵌入构成穿插双晶（Pene—tration twin）。这颗天然双晶钻石晶体的颜色为黄色，如果精心加工以增强饱和度，它可能成为一颗彩黄色钻石。这颗黄色天然双晶钻石晶体的晶面和棱角都为圆滑状，也来自钻石次生矿。

图1-4 由两个八面体构成的天然双晶钻石晶体

（刘严摄影/刘严收藏）

图1-5 由两个立方体构成的天然穿插双晶

（刘严摄影/刘严收藏）

钻石有几种形状？

钻石，又称金刚钻，矿物名称为金刚石。它的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。 （一） 七种基本式样钻石的晶体结构种类很复杂，但主要有下列三种类型：（1）四面体，（2）八面体，（3）菱形十二面体。 又因为钻石是属于立方体，立方体有三个等长的轴互相垂直，是晶体中最高的对称系统，钻石的立方晶系以特有的”习性”产生特有的晶体式样，这些基本式样有下列七种： 1；正方体，由六个正方形面组成，每面互成直角，轴互相成直角，工业用的钻石晶体常以正方体的结晶形状出现。 2；八面体，由八个等边三角形的面所组成，从中心点到各面的晶轴长短相同，宝石级的钻石晶体大部分是这种形状。3；十二面体，由十二个菱形面组成，以这种形状出现的钻石晶体并不普通。4；四六面体，由二十四个等腰三角形替代就成为此形。宝石级钻石晶体很少有这种形式。5；不等边四边形，由二十四个不等边四边形的面所组成，八面体的八个面，每个面由三个不等边形替代就成为此形，这种宝石级钻石也不多。6；三八面体，由二十四个等腰三角形的面所组成，八面体的八个面，每一面由三个等三

角形替代就成为此形，是八面体的一种常见变体。7；六八面体，由二十四个三角形组成，八面体的每个面，由六个三角形替代组合而成。（二） 生长纹实际上晶体的形式，并不以简单的的基本形式出现，通常是二种或更多种的晶体混合而成，但多趋向八面体的混合形。 钻石晶体表面有一种特征，对切割师来说十分重要，那就是’生长纹’它可以帮助我们鉴定钻石的真伪。许多年代较久的钻石，因切割的型式太古老，角度比例不对，以致无法显出钻石特有的光彩，因此未抛光的面上所留下的生长纹，成为鉴定重要的参考。生长纹有一定标准，在八面体上的生长纹成为三角槽，三角槽的三个边一定与八面体的边平行。在菱形十二面体上的生长纹，则成槽状，槽和菱形面的一对角线平行。在立方体上的生长纹，则成为四方槽，四方槽四边一定和立方体面的对角线平行。 （三） 双晶体钻石的晶体，除了上述七大基本形式外，还有一种非常重要形状即”双晶体”，双晶体对切割师也很重要，它有很多种，但只有二三种较为常见，具有八面体外表的双晶体，行家称为迈可尔，是双晶体中最常见的。因为双晶体的纹路不一致，所以割，锯，抛光都很困难，同时双晶体都是较为扁平，要切磨成圆钻，重量损失很大。因此，双晶体对切割师无疑是个挑战。

钻石是几面体？

主要的晶体形态有：

八面体：8个三角面，12条棱，6个顶角。

十二面体：12个五边形面，30条棱，20个顶角。

立方体：6个面，12条棱，8个顶角。

菱形十二面体：12个菱形面，24条棱，14个顶角。

最常见的三种单形晶体形态：八面体，菱形十二面体和立方体。之所以称它们为单形是因为它们都各自拥有等同的晶面。而对于由两个或几个单形相互结合或贯穿而成的晶体形态，则称其为聚形。这类晶体会常常带有凹角。至于其它形态的金刚石则主要用于工业领域，例如：圆粒金刚石，硬圆粒金刚石，高硬圆粒金刚石，黑金刚石等等…

钻石是几边形的？

钻石原石的形态:

最常见的是八面体和菱形十二面体,另外还有正方体,再就是四六面体,聚形常见的是八面体和菱形十二面体的聚形,合成钻石立方体和吧面体的聚形多见.另外常见三角薄片双晶.

钻石原石往往是扭曲变形的,因为受生长环境的影响,原石晶体受到岩浆熔蚀或熔解,构造应力或机械破碎的作用.

观察钻石不仅要观察晶形,还要观察表面特征,如三角凹痕、三角座、生长阶梯、纹理、结节、凹角和青鱼鼓次纹等。

还有一些特殊的钻石原石，如带壳钻石、烟雾钻石、氧化钻石、劣等钻石、黑钻、圆粒钻石、磁性钻石。

钻石具有八面体完全解理，对于加工钻石具有十分重要的意义。