人工合成金刚石
时间:2007-09-10 11:52 来源: 作者:刘柳 点击:次 所属专题： 金刚石
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在自然界里金刚石是很稀少，更不用说是大颗粒的金刚石了。因此世界各国都把发现特大金刚石（100克拉以上，1克拉为0.2克），当作“奇宝”载入史册。
世界上最大的一颗金刚石叫“库利南”，重3106克拉，是1905年在南非发现的，后来到了英国国王手中。由于它是一个大立方晶体，英王特地把它送到荷兰加工，琢磨成105颗大小不等的宝石，其中最大的一颗叫“非洲之星”，重503克拉，被镶在女王的王冠上。
1977年，我国山东省临沭县发现的“常林钻石”，重162.8克拉，是迄今我国发现的最大的一颗金刚石，也是世界上罕见的特大金刚石之一。
由于金刚石具有极强的折光性质，所以它在日光下显得五光十色，光彩夺目，加上金刚石很硬、很稀少，所以十分珍贵。
法国化学家莫尔奥把金刚石转变为石墨，从经济价值来看，当然是一件很不合算的事情。为什么不能把事情颠倒过来，把石墨变成金刚石呢？
金刚石的密度比石墨的密度大55%，一般都隐居在地球深处。只有在非常高的温度和巨大的压力下，地下熔岩里的碳才有可能经过天然结晶的过程形成贵重的金刚石。
所以人们一开始就从高温、高压着手，制造人造金刚石。19世纪初，世界上很多第一流的科学家都投入了这场“炼金刚石”的角逐。
1882年2月6日，法国科学院传出了一则令人狂欢的消息：化学家莫瓦桑制得了世界上第一颗人造金刚石。
他所用的方法很简单：把石墨熔化在熔融的生铁中，使生铁迅速冷却。这时生铁就会在外表形成一层坚实的铁壳，把里面的铁水严密地封起来。铁水在冷却时体积会增大，就会产生高压。
莫瓦桑声称用此法已获得一些金刚石颗粒，大多数是黑色，不纯，而且很小。但其中有一颗则是无色的，直径几乎达1毫米。
第二天，各报都在头版用大号字登出莫瓦桑的名字，并刊登了这一轰动世界的消息。那颗直径不到1毫米的“人造钻石”，被命名为“摄政王”，人们把它与收藏在罗浮宫里的那颗最大的钻石相媲美。
一股金刚石的狂热震撼了世界。百万富翁们焦急不安，害怕金刚石一旦投入工业生产，就会使他们手中拥有的金刚石贬值，甚至使他们完全破产。而那些没有金刚石的人则盼望着自己能很快地开始制造出各式各样的宝石，盘算着自己能赚多少钱……
然而，这一切都与现实相差甚远。别人用莫瓦桑的实验方法去制造金刚石，却始终没有得到。是实验技术不行，材料不纯，还是莫瓦桑保守了人工制造金刚石最重要的秘密？人们百思不得其解。
直到莫瓦桑逝世以后，他的夫人才说出了事情的真相：人造钻石“摄政王”的诞生是一出荒诞的闹剧。
莫瓦桑的一位助手，因为无比厌烦他的反复实验，偷偷将一颗真正的金刚石放入试验材料之中。莫瓦桑受骗了，他根本就没有制成金刚石。
至此，世人才感到受了莫大的愚弄。现已证实，按照莫瓦桑的方法是不能得到金刚石的。
真正的第一颗人造金刚石，是1955年2月在美国制造成功的。美国通用电气公司的科学工作者，在2500℃ 及100000大气压下，用铬作催化剂，从石墨中获得了一些磨料级的小颗粒金刚石。
1962年，他们又研究成功，在温度达到5000℃及200000大气压下，不使用催化剂也能直接将石墨转化成金刚石。
人造金刚石的色泽不纯，颗粒很小，不能用来做首饰，只能用它来作为磨料和切割工具。
目前，人造金刚石的合成方法大致可分为三种：
第一种是静压法，在高温高压下，使碳原子重新排队，转变成金刚石；
第二种是爆炸法，在石墨中加入硝化甘油等炸药，放在密封的容器中，通电使炸药爆炸，产生高温高压，使石墨变成金刚石；
第三种方法叫做晶种法，就是在石墨里预先放入一颗小金刚石晶体作为“种子”，在高温高压下，使石墨粉或金刚石粉熔化，然后在“晶种”上逐渐长大。
晶种法可获得宝石级大颗粒金刚石，人们用这种方法已得到5毫米大的金刚石。
当前世界各国工业生产中主要采用静压法，得到金刚石绝大多数司于磨料级的，颗粒直径在0.1~1毫米左右。
(责任编辑：化学自习室)
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