钻石具有奇妙的光泽,折光率和色散性很高,灿烂夺目,被誉为“宝石之王”。钻石是碳元素矿物宝石,由天然的金刚石加工而成。作为钻石原料的金刚石属优质金刚石,其他的金刚石被列为次级金刚石、工业金刚石和黑金刚石。
严格讲,金刚石和钻石是有区别的,只有经琢磨的、符合标准的金刚石才能称钻石,国际上也有这种区分,金刚石叫diamond,钻石称brilliant。但实际上钻石常被统称为diamond。
金刚石通常呈八面体或十二面体,立方体较少,是目前自然界最硬的天然物质,在莫氏硬度等级表中列为第十级(莫氏硬度共分十级)。钻石的硬度具有各向异性,不同的晶体方向硬度不一样,这一特点造就了“金刚石磨金刚石”的可能性。金刚石最早在印度被发现,当时传说金刚石有魔力,人们便用它作为吉祥物和护身符。金刚石在古罗马同样备受重视,古罗马作家大普林尼所著之《自然史》中已经有关于金刚石作为工具的记载。直至13世纪,人们才发现金刚石是可以加工的,但这一点被当时的印度人拒绝,因为他们认为加工后的金刚石不再具有魔力。
金刚石形成于地壳深度150千米处左右、在高温(1400℃左右)和高压(6万大气压左右)条件下,比如火山喷射时,金伯利岩(原生金刚石矿的主要母岩)碎块上升到地球表面,其中的碳由于上升时间较短,来不及变成石墨而形成金刚石。陨石撞击地球时,撞击时产生的高温和高压使碳受到强烈压缩,形成微型金刚石,从爆炸云中沉积到陨石撞击凹穴周围。有一种含碳球粒陨星(含碳量可达3%)有时含有纳米金刚石,它们是在太阳系以外生成的。截至2011年,全球约有500个地方发现过金刚石。我国于1977年在山东临沂发现了一颗重量为158.786克拉的大钻石,被命名为常林钻石。
钻石的重量都很小,大于1克拉的就算大钻了,所以很久以前,在希腊和阿拉伯地区,人们用一种角豆树的种子作为钻石的计量单位,因为角豆种子的重量非常均匀,几乎每一粒的重量都相同。这种角豆的古拉丁文名字叫Caratonia,人们便简称“克拉”。1克拉等于0.2克。
从20世纪80年代开始已经采用激光自动加工钻石,磨制工艺及磨后的质量今天可用计算机模拟。一枚合格钻石(brilliant)的外形侧视为:上部呈等腰梯形,下部呈倒三角形。上部至少需有32个面,最上面为一个圆形平面;下部至少应有24个面。此外,国外在确定钻石的质量和价格时通常用到4C标准(克拉、色泽、清晰透彻、琢磨水平的英文第一个字母均为C)。
金刚石在工业中有着许多宝贵用途(高硬切割材料、金属和化纤拉丝模、集成电路散热片、原子能工业高温半导体材料),然而全世界天然金刚石的年产量约为20吨,远远不能满足工业上的需要,因此80%的工业需求量通过人造金刚石满足,今天的人工合成金刚石能非常精确地达到坚韧性、晶体外表特征、纯度、导热能力等各种性能。