钻石是地球上自然形成的最坚硬的物质之一。很多时候我们都有挑战世界的想法,比如用锤子敲打钻石会发生什么。至少我有过这样的想法。
其实,钻石碎裂大概不需要太大的力道。在现实生活中,大钻戒内的钻石因撞击而碎裂的案例不在少数。
那么问题来了,世界上最坚硬的物质为什么会碎?
为什么钻石可以碎?
钻石不仅坚硬,而且是自然界中最难形成的天然矿物之一。它是地球内部在高温高压条件下由碳原子组成的物质。
确实非常坚硬,但打破它与软硬程度关系不大。硬度只是衡量一种矿物相对耐磨性的指标,它是通过一种矿物与另一种矿物之间的摩擦力来衡量的。
比如可以用金刚石(钻石原石)切割玻璃,因为它的硬度比玻璃高,所以可以轻松切割玻璃,硬度高的材料会在硬度低的材料上留下划痕.
敲击是否“胜”,取决于材料的韧性。这是物理学中的另一个术语,用来衡量矿物抗断裂或变形的能力。
钻石的莫氏硬度为10,属于最高级别。其实有硬度超过10的物质,比如聚合金刚石纳米棒、四氮化碳,但都是人工合成的。
不过,钻石的韧性只能算得上是极好的,所以虽然钻石基本不会被其他材质“划伤”,但是用锤子敲打很容易碎。
那么是什么影响了钻石的韧性呢?
如果用最理性的方式思考问题,硬度和韧性确实是两个完全不同的概念,就像钻石能划伤锤子又能被锤子砸碎一样。
不过,要想知道事物的本质,还是要从原子层面入手。硬度和韧性是由材料的原子结构决定的。
钻石具有独特的碳原子结构,结合在一起形成所谓的钻石立方晶格结构。
这种结构非常独特,它包含了单位体积中最多的原子和化学键,这就是钻石如此坚硬的原因,因为在这种结构中,原子移动的空间非常小。
其他物质也是如此。硬度是由单位体积内原子的状况决定的。它们不像钻石那样坚硬,这意味着它们的原子有很大的活动空间。
其实,钻石立方晶格结构的好坏和完善程度,决定了每颗钻石的硬度。这种结构不仅使其在材料与材料之间表现不同,而且在钻石与钻石之间也表现不同。
因此,钻石切磨师会先鉴定出一颗特别坚硬(根据其结构)的钻石,然后将其作为中心石来切磨其他钻石。
另外,金刚石的韧性低也是由它的原子结构造成的,因为它单位体积的原子太多,而且它们紧密地连在一起,所以没有多余的空间可以移动,换句话说,它不能吸收冲击。
钢比金刚石更有弹性,因为它的原子结构更分散,当它受到攻击时,它会在断裂前弯曲或改变形状,因为它的原子在化学键断裂之前有移动的空间。
最后
然而,这种相同的钻石结构会产生钻石的“裂面”,即钻石内部的化学键比其他区域稍弱的区域。
就是说,如果钻石受到很大的冲击,它会沿着这个分裂面破碎,所以当你用锤子敲打钻石时,它就像玻璃碎片一样。
善待您的钻石!它很可能会不小心坏掉。如果你的钻石碎了,那不是因为你买了假货,而是因为钻石不是很坚硬。
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