蕙風輕揚
本博客文章皆係原創。
鑽石會自動地轉變成“鉛”嗎？
--“碳的同素異晶體”淺談（一）
Wisewind
你可曾想過，或者你是否相信：你擁有的那顆堅硬無比，熠熠生輝的鑽石，有朝一日會自動地轉變為一粒軟軟的，灰黑色的，像鉛筆筆芯那樣的“鉛”嗎？
你一定以為這是“天方夜譚”！
但是，很不幸地，這個轉變是必然會發生的！
碳的存在形式
碳是構成地球上生命體的基本元素之一。碳以許多不同的形式存在--包括單質或化合物。煤，石油及動植物，包括我們人類的身體都是碳的化合物的例子。
碳原子可以以不同的方式排列從而形成不同的單質，這些單質稱為碳的“同素異晶體”。金剛石和石墨是碳在自然界存在的最著名的兩種“同素異晶體”。
石墨
石墨是最軟的礦物之一。十五世紀時，石墨礦被發現，當時的人並不知道石墨的成分，就稱石墨為“黑鉛(black lead)”（圖1）。
圖1 天然石墨礦塊（通常含各種雜質）。
十五世紀末，英國有人將石墨粉與黏土混合，再灌入兩片半圓型的木管中製成“鉛筆”，並沿用至今。
直到1779年，科學家才知道石墨原來是碳元素形成的的一種單質。
石墨是片層狀結構，片層內碳原子排列成六方晶格。每個碳原子以三個共價鍵與其它碳原子結合（圖2），因而每個碳原子的四個外層電子中都有一個電子剩餘，成為自由電子，可以在同層中活動。片層之間以較弱的分子作用力相結合，可以相對滑動。因此石墨導電性良好而硬度很低。
圖2 石墨中的片層，以及每個片層中碳原子的六方點陣結構。
石墨廣泛應用於電極，坩堝，電刷，潤滑劑，鉛筆，石油化工、化肥、原子能、電子等領域。
金剛石
金剛石是人類迄今所知的硬度最高的物質。原生金剛石是距今約10億-30億年前，在地下130—300公裏深處，在攝氏900—1400度高溫，以及4萬5千--6萬個大氣壓下結晶而成的（圖3）。絕大多數金剛石是無色透明的晶體，有些因含有微量雜質或晶格缺陷而呈藍，黃，棕，綠，紫，粉紅或橙色。
圖3 天然金剛石塊。
金剛石經過切割琢磨而成鑽石。鑽石以它通明剔透，清冷高貴的光輝形象，傲視所有其他珠寶而成為飾品至尊和女士們的最愛（圖4）！
圖4 通明剔透，晶瑩閃光的鑽石。
人類發現和認識金剛石的曆史超過3000年，但是，直到18世紀末，人們才發現身價高貴的金剛石，竟然和石墨一樣，屬於碳的同素異晶體。
金剛石屬於麵心立方晶格。每個碳原子位於一個正四麵體的中心，周圍四個碳原子位於四個頂點上（圖5）。每個碳原子以四條共價鍵與它周圍的四個碳原子緊密結合，這是一種特別緊湊的原子排列方式。由於每個碳原子的四個外層電子都被共價鍵束縛住，使得晶體中沒有自由電子。所以，金剛石是自然界中最堅硬的固體，並且不導電。
圖5 金剛石中碳原子的點陣結構。
金剛石中碳原子之間的距離比石墨中的小。這是因為形成金剛石時特別高的溫度和特別高的壓力使碳原子排列得比石墨中更為緊湊。
自從發現金剛石和石墨都是碳的同素異晶體以後，製備人造金剛石就成為了許多科學家的光榮與夢想。
20世紀中葉以來，人們嚐試模擬自然過程，成功地使石墨在攝氏2000度高溫和5萬5千個大氣壓的特殊條件下轉變成金剛石。
目前世界上已有十幾個國家包括中國成功製造出金剛石，產量已遠遠超過天然金剛石的產量。但這種人造金剛石顆粒很細，主要作工業用途。
金剛石不僅可以加工成價值連城的珠寶，在工業中也大有可為。廣泛用於切割、磨削、鑽探領域及電子工業。
石墨是碳在自然界中最穩定的一種單質。當高溫高壓使石墨轉變為金剛石時，會伴隨著體積的縮小。這也意味著，與石墨相比，金剛石屬於“自由能較高的狀態”，是“碳的亞穩定態單質”。
根據熱力學定律，“係統會自發地由自由能較高的狀態向自由能較低的狀態轉變”，因此，在自然條件下，金剛石會自發地慢慢轉化為石墨！
想象一下你擁有的那顆熠熠生輝，價值不菲的鑽石將轉化為一粒軟軟的，灰黑色的，幾乎分文不值的石墨！這是多麽令人心痛和掃興的事情啊！
所幸的是，這個“金剛石轉化為石墨”的過程在自然條件下是如此緩慢，也許需要數萬年，甚至數百萬年才能完成。
所以擁有鑽石的女士可以不用擔心：你基本上不太可能看到你的晶瑩閃光的鑽石自動變化為一粒灰黑色石墨的那一天！
---End
謝謝解疑。
想想加工成一個十幾、幾十個麵的成品鑽石應該是很不容易的。
金剛石雖然是最硬的物質，但韌性並不好，在錘擊下會沿解理麵破開。所以說是“切割”，實際在古代就是“敲破”。由經驗豐富的技師在金剛石表麵做標記，然後以另一顆鑽石沿分割線削一個凹痕，再把劈刀放在凹痕上，以手捶在劈刀上以合適的力敲擊，使鑽石沿紋理方向劈成兩半或多塊。用此方法，有相當高比例的金剛石會被打碎。
現代技術大有進步。對於大多數並不適宜劈開的金剛石，通常用在邊緣塗有金剛石粉及潤滑劑的磷青銅圓片鋸切開。
另外，現代激光技術被引入金剛石切割，大大提高了鑽坯的加工效率及成品率。
劈開或鋸開的鑽坯再進行打磨、成型，仍然是用鑽石打磨鑽石。就是將鑽坯固定在車床上並使其高速旋轉，然後用另一臂杆上的鑽石對轉動中的鑽坯進行打磨。在古代大概隻能用金剛石粉，以手工研磨了。
最後，現在已經可以製造出比金剛石更硬的“納米晶金剛石”，也可用於研磨天然金剛石。
還有一個問題,鑽石既然是最硬的物質,就意味著什麽東西都切不動它.
那切割打磨鑽石用什麽材料用什麽方法?尤其在古代?
"那些被挾帶進岩漿，並處於岩漿流的表麵，在接觸到空氣時溫度仍然高達攝氏850度以上的金剛石肯定將被燒毀而變成二氧化碳。"
可惜的,嘖嘖! 老天爺暴殮天物, 多留點多好.
金剛石的熔點是攝氏3550度；金剛石在一個大氣壓及絕氧條件下攝氏2000--3000度轉變為石墨；金剛石在空氣中的燃點為攝氏850～1000度。
地心熔岩衝向火山口的過程中會挾帶新的熔岩，熔點高而依然是固體的岩石塊，揮發物，暫停晶體和氣泡等，形成岩漿。岩漿溫度在攝氏600度至1600度之間。
顯然，在岩漿溫度範圍內，被挾帶進岩漿的金剛石既不會熔化，也不會轉變為石墨。
那些被挾帶進岩漿，並處於岩漿流的表麵，在接觸到空氣時溫度仍然高達攝氏850度以上的金剛石肯定將被燒毀而變成二氧化碳。
但總有相當數量的金剛石始終處於岩漿內部，甚至未熔化的岩石內部，在溫度高於攝氏850度的期間內始終與空氣隔絕，未被燒毀而保存下來。這些金剛石就在接近地表處（通常數十到數百米深）的地下形成金剛石礦。當然數量是很少的：通常要獲得1卡拉（0.2克）的金剛石，要開采處理250噸礦石。
是的。每個太陽死亡前都會經過體積急聚增大一步。象咱們太陽這般大的成為紅巨星。
白矮星裏有很多碳的原子核，在巨高的密度下，整個星球也象一粒被高壓擠的緊密的“金鋼石”。
"形成的的熔岩流將含有鑽石的岩漿帶入接近地表處"----鑽石本質是碳，那在高溫的岩漿中，不都燃燒了？
承教了！老姐真是誨人不倦啊！
本人“竟然不知道太陽死亡前會有個大爆炸！”實在感到很慚愧！
但不知“太陽死亡前會有個大爆炸，然後成為紅巨星（red giant）……”是肯定會發生的，亦或隻是假設？
博主不知太陽死亡前會有個大爆炸？然後成為紅巨星（red giant）？
以後，引力塌縮會讓太陽越來越小，而密度極大。
我們的太陽質量不夠大，最終成為白矮星（大的太陽死之後成為中子星）。白矮星裏是沒原子的，隻有原子核。所有的電子被所有的原子核共有。或者說，整個星球就象一個奇怪的大“原子”。
我們的太陽死前黑洞來的機會基本為零。
老姐何以知道地球的下場是“被太陽吞掉”的呢？很可能地球和太陽都被“宇宙黑洞”吞掉呢？
太陽即使死了，死後原子仍然都存在，隻是不再“以太陽的形式”存在而已。
太陽若死得比變“鉛”的時候早，那麽鑽石就“可能”變不了“鉛”了。也許鑽石會“燃燒變成二氧化碳”，或者與氫結合變為“甲烷”……。
那麽你也算一算需要多久才能變”鉛“。是在地球被太陽吞掉之前還是之後。
太陽也會死的。死後連原子都不能存在。
太陽若死得比變”鉛“的時候早，那就變不了“鉛”了。
承教了！不過還請閣下細看並理解本人的文章之後再批評比較好。
本人在文章中說：“原生金剛石是距今約10億-30億年前，在地下130—300公裏深處，在攝氏900—1400度高溫，以及4萬5千--6萬個大氣壓下結晶而成的。”
本人在文章中又說：“與石墨相比，金剛石屬於‘自由能較高的狀態’，是‘碳的亞穩定態單質’。根據熱力學定律，‘係統會自發地由自由能較高的狀態向自由能較低的狀態轉變’，因此，在自然條件下，金剛石會自發地慢慢轉化為石墨！”
本人在此說的“自然條件”指的是“一個大氣壓和地表溫度”這樣的條件,這是約定俗成的！
原生金剛石是距今約10億-30億年前，在地下130—300公裏深處，在攝氏900—1400度高溫，以及4萬5千--6萬個大氣壓下結晶而成之後，如果仍然處於原來的環境中—即在地下130—300公裏深處極高的壓力下，則“金剛石轉化為石墨”的過程就不會開始，或者慢到可以忽略不計--10億-30億年都不變！
原生金剛石本來深藏在地下130—300公裏處。由於火山噴發，形成的的熔岩流將含有鑽石的岩漿帶入接近地表處，或長途遷徒沉澱於河流沙土之中。前者形成原生管狀礦，後者形成衝積礦。原生金剛石到達地表後，才進入本文中所說的“自然條件”--“一個大氣壓和地表溫度”的條件下。由這時開始，才會發生文中所說“金剛石自發地慢慢轉化為石墨”的過程。