鉆石
化學(xué)性質(zhì)
鉆石的正八面體晶體結(jié)構(gòu)
被開(kāi)采出來(lái)的天然金剛石晶體
晶體中每個(gè)碳原子都以sp 雜化軌道與另外4個(gè)相鄰的碳原子形成共價(jià)鍵,每四個(gè)相鄰的碳原子均構(gòu)成正四面體。晶體類型為立方面心,因此未經(jīng)琢磨過(guò)的晶體外形往往為正八面體。金剛石中的C-C鍵很強(qiáng),所有的價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成,沒(méi)有自由電子,所以金剛石硬度非常大,不導(dǎo)電,熔點(diǎn)在3815℃。金剛石在純氧中燃點(diǎn)為720~800℃,在空氣中為850~1000℃。在工業(yè)上,金剛石主要用于制造鉆探用的探頭和磨削工具。形狀完整的金剛石經(jīng)過(guò)打磨,稱為鉆石,可用于制造高檔飾品,價(jià)格昂貴。
碳有三種已知的同素異形體:金剛石、石墨和富勒烯。在熱力學(xué)上,金剛石的穩(wěn)定性低于石墨,可自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槭?,但常溫常壓下這一轉(zhuǎn)變的速度很慢,可以忽略不計(jì),因此鉆石得以穩(wěn)定存在。自然界形成的金剛石一般形成于地球內(nèi)部高溫高壓的環(huán)境,后來(lái)被火山噴發(fā)等地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)帶到地表,因此許多金剛石發(fā)現(xiàn)在火山附近?,F(xiàn)代工業(yè)可在高溫高壓下生產(chǎn)金剛石,稱為合成金剛石。
物理性質(zhì)
金剛石的莫氏硬度為10;由于硬度最高,鉆石的切削和加工必須使用金剛石粉或激光(比如532nm或者1064nm波長(zhǎng)激光)來(lái)進(jìn)行。金剛石的密度為3.52g/cm ,折射率為2.417(在500納米光波下),色散率為0.044。
工業(yè)用途
由于金剛石的硬度極高且導(dǎo)熱性極高,用于沙紙、鉆探、研磨工具之上,可以用來(lái)切削和刻畫(huà)其他物質(zhì),以及大型集成電路等散熱板上。
然而,自從1955年GE通過(guò)高溫高壓獲得人造金剛石的技術(shù)后,科學(xué)家會(huì)利用高溫高壓制成金剛石微粒,而現(xiàn)在的細(xì)小顆粒的合成鉆石已經(jīng)較同級(jí)天然鉆石便宜,所以天然鉆石的工業(yè)價(jià)值已經(jīng)完全消失;目前天然鉆石的主要用途已經(jīng)僅限于首飾與觀賞。
觀賞用途
金剛石由于折射率高,在燈光下顯得閃閃生輝,稱作鉆石。巨型的美鉆往往價(jià)值連城。當(dāng)鉆石帶有藍(lán)、綠或粉紅色屬十分罕有,而顏色深而鮮艷則價(jià)錢(qián)更高;目前最昂貴的有色鉆石,要屬帶有濃艷紅色的鉆石。
鉆石分為一型和二型兩種,這主要是根據(jù)它是否含有N元素:一型含;二型不含。而藍(lán)色的鉆石是二B型的,是半導(dǎo)體。
釐定的標(biāo)準(zhǔn)
Diamond production map
傳統(tǒng)釐定鉆石價(jià)值高低的標(biāo)準(zhǔn)是“4C”制度,即克拉、色澤、凈度、和切割。
克拉
克拉,或譯卡、卡拉(Carat),是鉆石的質(zhì)量單位。一克拉相等于200毫克,相傳早期鉆石商人稱量鉆石所用的砝碼為稻子豆樹(shù)(carob)果實(shí),一粒這樣的果實(shí)大約就重200毫克。因?yàn)殂@石的密度基本上相同,因此越重的鉆石體積越大。越大的鉆石越稀有,每克拉的價(jià)值亦越高。下表為2005年時(shí)的價(jià)格比較。
凈度(Clarity)
凈度以鉆石內(nèi)的內(nèi)含物多少?zèng)Q定。內(nèi)含物可能是天然的雜質(zhì)或裂痕。內(nèi)含物的數(shù)量、位置、大小等都會(huì)影響評(píng)級(jí)。鉆石礦開(kāi)采出來(lái)的金剛石中,只有20%可以成為寶石,其余的因?yàn)閮?nèi)含物較多通常只能作工業(yè)用途。而20%~40%的寶石級(jí)鉆石中,大部分都包含肉眼可見(jiàn)的內(nèi)含物。在此級(jí)別以上的鉆石較為大眾喜愛(ài)。至于屬完美級(jí)別的鉆石更為罕有,被稱為“博物館級(jí)”鉆石。通常使用10倍放大鏡觀察鉆石內(nèi)部及表面內(nèi)含物的大小、數(shù)量、分布及對(duì)鉆石光彩影響的程度,分出等級(jí)。一般通行的凈度分級(jí)如下:
FL - “Flawless”,完美無(wú)瑕。在十倍放大鏡下內(nèi)外俱無(wú)內(nèi)含物。
IF - “Internally Flawless”,內(nèi)部無(wú)瑕。在十倍放大鏡下只有表面有輕微花痕。
VVS1, VVS2 - “Very Very Slight”,非常非常小。在十倍放大鏡下只有很難看見(jiàn)的內(nèi)含物。VVS1凈度高于VVS2。
VS1 and VS2 - “Very Slight”,非常小。在十倍放大鏡下可看見(jiàn)內(nèi)含物,但肉眼難以辨認(rèn)。VS1凈度高于VS2。
SI1 and SI2 - “Slight Inclusions”,小型內(nèi)含物,肉眼可能看見(jiàn)。
I1, I2 and I3 - “Imperfect”,清楚的內(nèi)含物,可以被肉眼看見(jiàn)。
現(xiàn)代科技之下,有些鉆石的內(nèi)含物是可以修補(bǔ)的。不過(guò)修補(bǔ)過(guò)的鉆石的價(jià)值會(huì)稍低。
色澤(Color)
鉆石的色澤會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)上的雜質(zhì)而有所偏差。完全純正的鉆石應(yīng)該是透明無(wú)色的。鉆石偏向不同的顏色會(huì)影響它的價(jià)值。絕大部分的鉆石都是因?yàn)閹в械佣S。白鉆越偏黃,價(jià)值便越低。但是偏粉紅或藍(lán)的鉆石價(jià)格卻較高。顏色強(qiáng)烈偏向粉紅或藍(lán)的鉆石可能是價(jià)值連城。
一般的方法是把鉆石按偏黃的程度分為不同的等級(jí),把樣品與已知色級(jí)的比色石對(duì)比確定,以D級(jí)最高,Z最低。
無(wú)色:D, E, F
接近無(wú)色:G, H, I, J
微黃:K, L, M
輕淺黃:N, O, P, Q, R
淺黃:S, T, U, V, W, X, Y, Z
在考慮鉆石色澤時(shí),同時(shí)也應(yīng)將螢光反應(yīng)考慮在內(nèi),螢光反應(yīng)是指鉆石曝露于紫外線光線下時(shí),所發(fā)生的反應(yīng)顏色光。但是螢光反應(yīng)甚少對(duì)鉆石的價(jià)值發(fā)生影響,除非是具有非常強(qiáng)烈螢光的鉆石會(huì)影響其透明度及光彩,而產(chǎn)生油濛狀的外表,如此將減損鉆石的美麗及價(jià)值,但是若其螢光不至使鉆石產(chǎn)生油濛狀外觀,則不應(yīng)將其視為一種缺點(diǎn)。
螢光反應(yīng)其強(qiáng)弱分為1. NONE 2. FAINT 3. MEDIUM 4. STRONG 5. VERY STRONG五級(jí)。
切割(Cut)
鉆石切割法的演進(jìn)
切割指金剛石是如何從原先開(kāi)采的石礦中切割成寶石。切割往往是最能影響鉆石的品量及價(jià)值的一個(gè)指標(biāo),但是它卻沒(méi)有單一的分級(jí)方法。
形狀
未經(jīng)切割打磨的金剛石并沒(méi)有燿燦生輝的光芒。切割的功用是把鉆石割成可以盡量增加光線反射的形狀。鉆石的切磨也因刻面的形狀、數(shù)量及其排列方式的不同,而有不一樣的型式,例如:明亮式“BRILLIANT”、階梯式“STEP”、混合式“MIXED”…………..等等。1919年數(shù)學(xué)家Marcel Tolkowsky發(fā)明了一種切割方法,能令鉆石在上方看來(lái)最為生輝。這種切割方法被稱為圓多面型也就是圓形明亮式(Round Brilliant),亦即最為常見(jiàn)的圓形鉆石。這種鉆石一般標(biāo)準(zhǔn)是有五十七個(gè)面或五十八個(gè)面,三十三面在冠部,二十四個(gè)面或二十五個(gè)面(即在底尖處再磨一個(gè)面)在腰以下。不屬于這種切割的形狀稱為Fancy Cut,包括有方形、梨形、心形等。
幾種常見(jiàn)的切割形式
圓形
祖母綠型
橢圓形
梨形
公主方型
枕形
心形
牡丹花88瓣切割法(Peonia Diamond 彼愛(ài)麗鉆石獨(dú)家技術(shù))
質(zhì)素
同級(jí)重量、顏色,而切割得宜的鉆石,顯得比切割差的鉆石更為燿燦。判斷切割是否優(yōu)良,要看鉆石的各種比例,各面是否對(duì)稱,各種角度等等。有時(shí)鉆石的切割角度相差數(shù)度,便會(huì)造成截然不同的效果。
切割完的鉆石,往往只有原石的一半重量。為了在鉆石保留最多的重量,或者要避開(kāi)原石上的雜質(zhì),有些鉆石切割時(shí)會(huì)犧牲完美的切割比例。
國(guó)際寶石鑒定
美國(guó)寶石學(xué)院( Gemological Institute Of America )
國(guó)際寶石學(xué)院( International Gemological Institute )
歐洲寶石學(xué)院
比利時(shí)鉆石高等評(píng)議會(huì)( HRD )
美國(guó)寶石協(xié)會(huì)( AGS )
有關(guān)于鉆石專有名詞的釋疑
全深百分比“DEPTH%”: 高÷寬(平均直徑)= 全深百分比以寬度為基準(zhǔn)(圓形則以平均直徑數(shù)為基準(zhǔn))。
桌面百分比“TABLE%” 圓鉆:桌面最長(zhǎng)之對(duì)角線÷寬(平均直徑) 花式鉆石:桌面寬度÷寬(平均直徑)
腰圍分等“GIRDLE”:腰圍共分為八個(gè)等級(jí),一般而言當(dāng)然以厚薄適中為最理想。
極?。‥XTERMELY THIN)
很?。╒ERY THIN)
?。═HIN)
適中(MEDIUM)
稍厚(SLIGHTLY THICK)
厚(THICK)
很厚(VERY THICK)
極厚(EXTREMELY THICK)
尖底“CULET” 尖底大小依次分等如下:
無(wú)(POINTED OR NONE)
很?。╒ERY SMALL)
小(SMALL)
中大(MEDIUM)
稍大(SLIGHTLY LARGE)
大(LARGE)
很大(VERY LARGE)
極大(EXTREMELY LARGE)
修飾“FINISH”:包括了磨光“POLISH”和對(duì)稱“SYMMETRY” 通常以以下五級(jí)為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):
極優(yōu)(EXCELLENT)
優(yōu)良(VERY GOOD)
良好(GOOD)
尚可(FAIR)
不良(POOR)
出產(chǎn)
每年大約1.3億克拉(26000千克)的鉆石被開(kāi)采,總值接近美元90億美元。每年有100000千克的鉆石被合成。
大約49%的鉆石來(lái)自非洲中部和南部,雖然在加拿大,印度,俄羅斯,巴西和澳大利亞已發(fā)現(xiàn)重要來(lái)源鉆石礦。它們是從由金伯利巖和鉀鎂煌斑巖(lamproite)組成的火山管道中開(kāi)采出來(lái)的。地球深處的高溫及高壓使鉆石形成,而這些管道能將鉆石從地下帶到地表。
目前鉆石供應(yīng)鏈只被部分大公司所控制,并且高度集中于世界少數(shù)地區(qū)。 2012年9月,俄羅斯宣稱在其境內(nèi)的波皮蓋隕石坑發(fā)現(xiàn)超過(guò)全球儲(chǔ)量總和的鉆石礦。
血鉆石
天然鉆石的開(kāi)采常常是引起沖突的主題,例如由非洲準(zhǔn)軍事部隊(duì)販賣的、在戰(zhàn)地開(kāi)采的鉆石稱為"血鉆"(blood diamonds)又稱為“沖突鉆石”。 因?yàn)檠@石成為許多原產(chǎn)地國(guó)家長(zhǎng)期內(nèi)戰(zhàn)的原因,因此聯(lián)合國(guó)決議,禁止購(gòu)買來(lái)自內(nèi)戰(zhàn)國(guó)家的鉆石。故血鉆石的交易,有人建議在“4C”制度提升為“5C”制度,在四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下再增加“道德”( conscience )這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn),來(lái)證明該鉆石不是用來(lái)資助戰(zhàn)爭(zhēng),以及在設(shè)備安全的鉆礦開(kāi)采,過(guò)程中沒(méi)有雇用童工或非法外籍。在新制度下,超過(guò)一卡的鉆石將附上載有開(kāi)采鉆礦照片的電腦芯片。
合成鉆石
合成鉆石試圖利用復(fù)制高溫高壓的環(huán)境施加于晶種上,人工制造鉆石的生長(zhǎng)現(xiàn)象。
近年由于鉆石的高導(dǎo)熱性,合成鉆石也望成為取代硅成為半導(dǎo)體材料大幅加快電子產(chǎn)品性能,許多公司也在研發(fā)“鉆石電腦”的概念;甚至有人喊出硅谷將改名為鉆石谷,日本電報(bào)電話公司(NTT)2003年就宣布已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種工作頻率為81GHz執(zhí)行速度高于先前元件速度兩倍的鉆石半導(dǎo)體(diamond semiconductor)元件。NTT稱這項(xiàng)進(jìn)展顯示著首次能夠放大30GHz~300GHz頻段的mm波,強(qiáng)化數(shù)位電視廣播的能力。
20世紀(jì)的科技以往只能制造極小的鉆石顆粒,附加于沙輪和切割刀上做工業(yè)用途,沒(méi)有珠寶價(jià)值,化學(xué)氣相沉淀法發(fā)明后有出現(xiàn)較大顆粒鉆石但是多半有雜色澤和雜質(zhì),尺寸也還是相對(duì)小。
但是毛河光等人公開(kāi)發(fā)表CVD鉆石的研究申請(qǐng)專利后,全世界有百家實(shí)驗(yàn)室一窩蜂投入這種CVD(Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉淀)鉆石研發(fā),但因無(wú)法突破鉆石生長(zhǎng)的速度后來(lái)紛紛退出,毛河光的實(shí)驗(yàn)室則是耗費(fèi)百萬(wàn)美元不斷實(shí)驗(yàn),終于2005年發(fā)表發(fā)現(xiàn)了人工鉆石迅速長(zhǎng)大的秘方,生產(chǎn)出10克拉純潔鉆石一舉轟動(dòng)鉆石業(yè)界,其后毛河光只表示與多家珠寶廠商洽談量產(chǎn)應(yīng)用中,從此深居簡(jiǎn)出也沒(méi)有再發(fā)表過(guò)鉆石相關(guān)論文、也沒(méi)有后續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用的公開(kāi)消息,成為學(xué)術(shù)界一大謎團(tuán)。 2010年毛河光研究小組的蒙宇飛博士合成出目前世界上最大的CVD無(wú)色鉆石,切割后達(dá)2.3克拉,外觀媲美優(yōu)質(zhì)天然鉆石。
現(xiàn)主要生產(chǎn)國(guó)為美國(guó)、俄羅斯、愛(ài)爾蘭及南非等。
鉆石保養(yǎng)
鉆石因其成分是碳,所以怕高溫,1克拉的鉆石在一般火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)(溫度1130度)經(jīng)過(guò)70分鐘后就會(huì)完全變成二氧化碳。鉆石雖然堅(jiān)硬,但若將兩顆鉆石放在一起會(huì)互相刮花。因此應(yīng)將鉆石獨(dú)立放在首飾盒內(nèi),避免與其他飾物同時(shí)存放。每年可以將您的鉆石首飾拿給珠寶商檢查一次,查看鑲托是否松脫與磨損,重新給它固定和擦亮。鉆石對(duì)油脂有粘結(jié)性,粘上皮膚油脂、化妝品及廚房油脂的鉆石會(huì)失去光澤,因此應(yīng)每月一次。方法是:將鉑金首飾浸入首飾液中約5分鐘,取出后用小牙刷輕刷鉆石,再將其放入濾網(wǎng)上用水沖洗,最后用軟布吸干水分。清潔鉆石應(yīng)該以清水加入少量清潔劑,浸泡后以軟身的毛刷洗刷鉆石,再以清水沖洗及將水分吸干。也可以專業(yè)鉆石抹布輕輕抹擦鉆石,或到購(gòu)買之鉆飾店請(qǐng)職員代替。鉆石的碳鍵在紫外線強(qiáng)烈或長(zhǎng)期照射下,會(huì)分解,所以應(yīng)當(dāng)保存最實(shí)在無(wú)陽(yáng)光或紫外線照射的地方。以防鉆石表面出現(xiàn)類似腐蝕的痕跡。洗碗或做粗活時(shí)不要珮戴鉆石,鉆石雖然堅(jiān)硬,但是若依其紋理方向受到重?fù)艨赡軙?huì)有刮損。鉆石應(yīng)小心避免碰撞或摔落,鉆石雖然硬度最高,但韌性卻相對(duì)的小,由高處摔落雖不會(huì)碎,但會(huì)崩裂。
市場(chǎng)交易模式
鉆石交易須透過(guò)特定的機(jī)構(gòu)方能買賣,極具封閉性的市場(chǎng),現(xiàn)今全球過(guò)半數(shù)的鉆石原石集中于倫敦的中央統(tǒng)售機(jī)構(gòu)(Central Selling Organization,CSO),全球僅不到百家的看貨商可以向該機(jī)構(gòu)購(gòu)買。其中知名的鉆石品牌商De beers(其經(jīng)典廣告詞:鉆石恒久遠(yuǎn),一顆永流傳) 則是在此市場(chǎng)擁有龐大的權(quán)力,而日本可于中央統(tǒng)售機(jī)構(gòu)看貨的僅有田崎真珠。鉆石原石經(jīng)過(guò)裁切后,再透過(guò)鉆石交易所販?zhǔn)酆?,到達(dá)各個(gè)通路,再銷售予一般消費(fèi)者手中。
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- 有價(jià)值
- 一般般
- 沒(méi)價(jià)值
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