都是碳的晶體，為何鉆石是透明的石墨不是呢？

鉆石和石墨都完全由碳制成，最近發(fā)現(xiàn)的buckminsterfullerene（一種離散的足球狀分子，含有60個(gè)碳原子）也完全由碳制成。但是，對(duì)于三種材料，碳原子在空間中的排列方式不同，這使它們成為碳的同素異形體。碳和鉆石的不同特性來(lái)自其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)。?

在鉆石中，碳原子是四面體排列的。每個(gè)碳原子與另外四個(gè)碳原子相連，距離為1.544×10-10米，C-C-C鍵角為109.5度。它是一個(gè)堅(jiān)固的、剛性的三維結(jié)構(gòu)，形成了一個(gè)無(wú)限的原子網(wǎng)絡(luò)。由于其四面體結(jié)構(gòu)，鉆石表現(xiàn)為一種絕緣體，它的電阻、光透過(guò)率和化學(xué)惰性也十分顯著，因此鉆石是透明的。

石墨中的碳原子也排列成無(wú)限的陣列，但它們是分層的。這些原子之間有兩種相互作用：每個(gè)碳原子與另外三個(gè)碳原子結(jié)合，排列在規(guī)則六邊形網(wǎng)絡(luò)的角上，形成120度的C-C-C鍵角。這些平面排列在兩個(gè)維度上延伸，形成一個(gè)水平的六邊形陣列；此外，這些平面陣列被稱(chēng)為疊加相互作用的弱力連接在一起，這種三維結(jié)構(gòu)說(shuō)明了石墨的物理性質(zhì)。石墨的平面結(jié)構(gòu)使電子在平面內(nèi)容易移動(dòng)，這使得石墨能夠傳導(dǎo)電、熱、吸收光，因此與鉆石不同，它的顏色是黑色的。

同時(shí)，由于鉆石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和石墨的明顯區(qū)別，使得鉆石擁有強(qiáng)大的硬度、強(qiáng)度和耐用性，鉆石的密度高于石墨（每立方厘米3.514克）。鉆石也表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗壓性，它可以劃傷其他所有的材料，是已知最硬的材料。此外，鉆石能分散光線(xiàn)，這意味著紅光和紫外光的折射率是不同的（分別為2.409和2.465）。因此，鉆石就像一個(gè)棱鏡，將白光分為彩虹色，其色散為0.056（差值）。色散越大，獲得的顏色光譜越好。鉆石的“光彩”來(lái)源于光的折射、內(nèi)反射和色散。