关于金刚石的老知识和新知识
(定稿、不分层)金刚石、石墨和C60 知识讲解
金刚石、石墨和C60【学习目标】1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途；知道木炭、活性炭的吸附性。
2.知道碳单质的化学性质，掌握碳跟氧气、氧化铜的反应。
3.知道不同元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同物质。
【要点梳理】要点一、碳的单质1.同一种元素可以组成不同的单质：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于碳原子排列方式不同，即结构不同，因此它们的性质存在着差异。
金刚石的结构石墨的结构 C60的结构》）2.金刚石、石墨和C60的比较：（专题课堂《金刚石、石墨和C3.木炭、活性炭的吸附性：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的，所以从严格的意义上来说它们还不是碳的单质（被称为无定形碳）。
由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。
木炭和活性炭有吸附性，所以它们在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。
【要点诠释】1.金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化，这个转化过程发生了化学变化。
2.物质的组成和结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。
3.由于木炭疏松多孔，有很大的表面积，因此它具有吸附性，活性炭的吸附性比木炭更强。
吸附作用是将气体或溶液里的微小粒子吸附在固体表面，没有生成新物质，属于物理变化。
4.“碳”和“炭”的区别：“碳”是元素的名称，是核电荷数为6的一类原子的总称。
比如碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳等，这儿不能用“炭”。
而“炭”指的是具体物质，它表示由碳元素组成的某种单质——木炭、活性炭、焦炭等。
一般在未指明具体单质时，习惯上用碳，如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。
要点二、碳的化学性质1.稳定性：在常温下，碳的化学性质不活泼。
在高温下，碳能够与很多物质起反应。
2.可燃性（碳与氧气反应）：（1）当氧气充足时，碳完全燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。
实验现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放热，生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。
金刚石等超硬磨料知识
金刚石等超硬磨料知识1. 超硬磨料概述超硬磨料是指磨料颗粒硬度超过10000克法力的磨料，具有高硬度、高熔点、耐磨损等特点。
目前市场上比较常用的超硬磨料主要包括金刚石、CBN（立方氮化硼）等。
2. 金刚石磨料金刚石磨料，即人工合成金刚石微粉。
它具有高硬度、高热稳定性和化学稳定性，是目前公认的最优秀的超硬磨料之一。
2.1 金刚石磨料的制备方法金刚石磨料的制备方法主要包括高温高压法和高温热解法两种。
2.1.1 高温高压法高温高压法是指在高温高压下，使用金属催化剂和碳源催化石墨向金刚石转变而制备金刚石磨料的方法。
这种方法能够制备出质量优异、颗粒分布均匀、成本较低的金刚石磨料。
2.1.2 高温热解法高温热解法是指将经过粉碎和筛分的金刚砂或钻粉，置于高温下放置一定时间后热解成金刚石微粉的方法。
这种方法制备的金刚石微粉颗粒形态较好，但成本较高。
2.2 金刚石磨料的应用金刚石磨料主要应用于硬质合金、陶瓷、玻璃、石英等硬度较高的材料的加工中，特别是在轴承、气动元件等领域有广泛的应用。
3. CBN磨料CBN磨料（立方氮化硼）是一种以氮化硼为主要结构的超硬磨料，由于其与金刚石类似的物理特性和更优越的化学稳定性，被誉为“第二种金刚石”。
3.1 CBN磨料的制备方法CBN磨料的制备方法主要包括静压法和热解法两种。
3.1.1 静压法静压法是指将CBN微粉与金属粉末均匀混合，放入模具中，在1200℃左右温度下，通过机械、静压等方式，使之热成型成块状，再通过高温处理成为CBN磨料。
这种方法可以制备出大块状和块状的CBN磨料。
3.1.2 热解法热解法是指将硝酸钨和氮化硼等材料充分混合后，在气氛下热解成立方氮化硼的方法。
这种方法可以制备出细粒、均匀分布的CBN磨料。
3.2 CBN磨料的应用CBN磨料主要针对加工难度较高的材料进行加工，如高速钢、冷却硬化工具钢、航空发动机的叶片等。
由于CBN磨料对钢铁材料的切削性能较好，因此在制造航空、航天、汽车、工具等领域都有着广泛的应用。
金刚石分子结构
金刚石分子结构
一、引言
金刚石是一种非常重要的材料，因其硬度高、导热性好等特点被广泛应用于工业领域。
本文将介绍金刚石分子结构的相关知识，包括其晶体结构、化学组成、电子结构等方面。
二、金刚石晶体结构
金刚石属于菱晶系，其晶体结构为立方晶系。
每个碳原子与四个相邻的碳原子形成四面体结构，共同构成了一个三维网格。
这种网格被称为钻石晶格，也是金刚石硬度高的主要原因之一。
三、金刚石化学组成
金刚石的化学式为C，即由纯碳元素组成。
每个碳原子与周围四个碳原子共享电子对形成共价键。
这些共价键非常牢固，使得金刚石具有极高的硬度和稳定性。
四、金刚石电子结构
由于每个碳原子都与周围四个碳原子形成了共价键，因此金刚石分子中的电子是非常紧密地绑定在一起的。
这种紧密的电子排布使得金刚石具有良好的导电性和导热性。
五、金刚石分子结构的应用
金刚石在工业领域中有着广泛的应用。
由于其硬度高、耐磨损、导热性好等特点，被用于制造切割工具、钻头等高强度工具。
此外，金刚石还被用于制造电子元件、光学器件等高科技领域。
六、结论
金刚石分子结构是由纯碳元素组成的立方晶系晶体结构。
其硬度高、导电性好等特点使得其在工业中有着广泛的应用。
了解金刚石分子结构对于深入理解其物理特性以及开发新型材料具有重要意义。
高中金刚石知识点总结归纳
高中金刚石知识点总结归纳金刚石是一种极为珍贵的矿物，不仅在工业上有广泛的应用，还具备一定的科学价值。
在高中化学学习中，我们也需要了解金刚石的一些基本知识。
本文将对高中金刚石的知识进行总结归纳，包括金刚石的组成、结构特点、物理性质以及其工业应用等方面。
一、金刚石的组成金刚石的化学式为C，即为纯碳元素的晶体形式。
金刚石由碳原子通过共价键连接而成，每个碳原子形成sp3杂化后，与其他四个碳原子进行紧密结合。
这种共价键的结构使金刚石具备了很高的硬度和热导率。
二、金刚石的结构特点金刚石的晶体结构为菱面体晶系，晶胞常数较大为3.57 Å。
金刚石的原子之间通过共价键紧密结合，并形成了类似于钻石形状的结构。
这使得金刚石具有坚硬的特性，成为自然界中最硬的材料之一。
三、金刚石的物理性质1. 硬度：金刚石是自然界中最硬的矿物，硬度达到10级，是硬度等级表中的最高级。
这也是金刚石被广泛应用于切割、打磨等工业领域的重要原因之一。
2. 密度：金刚石的密度大约为3.52 g/cm³，属于高密度物质。
3. 热导率：金刚石具有很高的热导率，使其能够快速传导热量，因此金刚石在制造高性能散热器等领域有广泛应用。
4. 折射率：金刚石的折射率较高，为2.42，因此透明度很好，可用于光学器件的制造。
四、金刚石的工业应用1. 制造工具：由于金刚石硬度高、耐磨性好，可以用于制造各种切割、磨削工具，如切割片、磨具等，在汽车、航空、建筑等行业具有重要作用。
2. 电子领域：金刚石具有优异的热导率和绝缘性能，在电子散热、电子封装等方面有广泛应用。
3. 光学器件：由于金刚石的折射率高，透明度好，成为制备激光器、光学窗口等领域的重要材料。
4. 化工行业：金刚石具有优异的化学稳定性，可用于制备化学试剂、催化剂等。
总结：金刚石作为一种极为重要的材料，在工业领域具有广泛的应用。
通过了解金刚石的组成、结构特点以及物理性质，我们能够更好地理解其在不同领域中的应用。
九年级化学金刚石石墨和C60知识点
九年级化学金刚石石墨和C60知识点九年级化学知识点：金刚石、石墨和C60金刚石、石墨和C60，这是在九年级化学课程中经常提到的三个重要的碳元素形式。
它们都是由碳元素构成的，但是它们在结构和性质上却完全不同。
本文将会分别介绍金刚石、石墨和C60的特点和应用，让我们更深入地了解这些化学物质。
1. 金刚石金刚石是自然界中最硬的材料之一，它的硬度在克诺斯硬度等级中为10，是所有材料中最高等级。
金刚石是由碳元素通过共价键连接而成的，每个碳原子与四个相邻碳原子形成四面体结构，并排列成紧密的晶格结构。
由于结构的稳定性和精确性，使得金刚石具有极高的硬度和抗磨损性，因此被广泛应用于切割工具、钻石饰品等领域。
虽然金刚石的硬度很高，但它的热稳定性却很低。
在高温下，金刚石会逐渐转变为石墨相。
这主要是因为金刚石的晶格结构过于紧密，不利于热运动，从而导致结构的不稳定性。
2. 石墨与金刚石相比，石墨的硬度要低得多。
石墨是由均匀相互平行排列的碳层构成，在每一层中碳原子通过共价键连接，而层与层之间的键是相互弱的范德华力。
由于碳层之间的键弱，因此石墨具有很好的层间滑移性，使得石墨具有良好的润滑性和导电性。
石墨还有一个特殊的性质，即热稳定性。
由于石墨中的碳层与层之间的键弱，因此石墨可以抵抗高温下的结构转变，保持稳定。
这也是为什么石墨可以用来制造铅笔芯的原因，因为在摩擦过程中碳层之间会发生剥离和滑移，从而形成细小的黑色颗粒。
除了润滑和导电性方面的应用外，石墨还被广泛应用于电池、气体处理和高温材料等领域。
例如，石墨电极在电池中起着储存和释放电荷的重要作用，而石墨在高温条件下具有良好的耐蚀性和热传导性能，因此可以用来制造高温容器和导热材料。
3. C60富勒烯C60富勒烯是由60个碳原子组成的球状分子，由于它的结构形状类似于足球，因此被称为“碳纳米足球”。
C60富勒烯具有许多独特的物理和化学性质，因此在材料科学和医学领域具有广泛的应用前景。
高中金刚石知识点总结大全
高中金刚石知识点总结大全一、结构与晶体学知识1. 金刚石的结构金刚石是由碳原子通过共价键连接而成的晶体，其晶胞结构为面心立方晶体，每个碳原子都和四个相邻的碳原子形成共价键，构成坚硬而密实的晶体结构。
2. 金刚石的晶胞金刚石的晶胞是面心立方晶胞，每个晶胞内含有8个角位点和一个面心位点，共有八分之一个面心原子位于一个晶胞内，且每个碳原子占据一个角位点和一个面心位点，晶格常数为3.5671埃。
3. 金刚石的晶体生长金刚石是在地壳下40至100千米深处以每小时1至2千摄氏度的速度生长的，这种生长速度是其他任何材料无法比拟的。
金刚石的生长需要高压和高温，其晶体结构特殊，需要适合的环境来形成。
4. 金刚石的密度金刚石的密度大约为3.52克/立方厘米，是自然界中最硬的物质之一。
其硬度远远超过其他任何已知的天然或合成材料，因此被广泛用于切割、钻孔等领域。
二、金刚石的物理性质1. 金刚石的硬度金刚石是自然界中最硬的物质，其莫氏硬度为10，是刻画其他物质硬度的标准之一。
这种极高的硬度使金刚石成为理想的切割和磨削材料。
2. 金刚石的热导率金刚石具有极高的热导率，是已知最好的导热材料之一。
其热传导系数大约为1000-2200 W/(m*K)，远远超过铜和铝等金属，因此被广泛用于散热材料和热传导的领域。
3. 金刚石的光学性质金刚石具有出色的透明性和折射率，在光学领域有着重要的应用。
其在高频光区（红外-紫外）的折射率为2.4，远高于其他材料，因此被广泛用于光学器件的制造。
4. 金刚石的电学性质金刚石是优良的绝缘体，但在高温高压条件下也可表现出半导体特性。
因此，在电子领域也有着重要的应用。
三、金刚石的化学性质1. 金刚石的化学稳定性金刚石具有极高的化学稳定性，只有在高温高压下才会与氧气反应生成二氧化碳。
在常温下，金刚石几乎不与酸、碱等常见的化学物质发生反应。
2. 金刚石的氧化行为金刚石在高温高压下会发生氧化反应，生成二氧化碳。
金刚石钻头基本知识
第一章金刚石钻头基本知识第一节概述金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19 世纪60 年代。
最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。
早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。
由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。
随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。
这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。
胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。
人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。
人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。
现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。
合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。
金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。
时至今日，PDC 钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。
随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。
可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4 型PDC占头更在该区块的文－133 井创下了1600米（东营组）入井，打到3390 米（沙三上）完井，纯钻时间小时，进尺1790 米，平均机械钻速米的好指标。
关于金刚石的老知识和新知识
金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879年，SmithsonTennant已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。
1913年，Bragg父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。
证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。
每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。
然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。
两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。
金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000年的历史。
经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(3.51g·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。
金刚石的色散值是天然宝石里最高的。
利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrSiO4)区分开来。
天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。
理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。
它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。
这是因为把金刚石晶体里的电子从基态激发到最低能量的激发态需要5.4电子伏特的能量，远大于可见光的能量(1.7—3.10电子伏特)。
当金刚石里掺杂氮，能量从原来的5.4降到2.2左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。
在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。
后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。
他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。
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金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879年，SmithsonTennant已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。
1913年，Bragg父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。
证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。
每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。
然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。
两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。
金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000年的历史。
经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(3.51g·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。
金刚石的色散值是天然宝石里最高的。
利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrSiO4)区分开来。
天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。
理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。
它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。
这是因为把金刚石晶体里的电子从基态激发到最低能量的激发态需要5.4电子伏特的能量，远大于可见光的能量(1.7—3.10电子伏特)。
当金刚石里掺杂氮，能量从原来的5.4降到2.2左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。
在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。
后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。
他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。
这可以解释为：硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价带里留下空穴，引起空穴导电。
而铝的掺杂不可能有这种性质。
金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F心)而引起。
这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交，有的还有荧光。
习惯上钻石的质量按克拉(1克拉等于200毫克)计算。
一颗钻石，超过10克拉，就已很稀罕很珍贵了。
至今最大的一颗金刚石是1906年开采出来的‘非洲之星’，3025克拉。
世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的，加工前重780克拉。
人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。
这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。
因为天然的金刚石太少了。
地球化学研究证实，自然界里的碳只有当熔化的岩百在3万个大气压的高压下，才能以金刚石的方式结晶出来，有时生成金刚石的压力竟高到60000个大气压。
这样大的压力只有在地面下60—100公里的深外才存在，从这样深的地方翻到地壳表层来的岩石太少了。
开采金刚石需要很大的投资。
那种从地表找到一颗金刚石的机会是极其稀少的。
而开采出来的天然金刚石，只有很少就其质量而言可以加工成钻石，多数是灰色或黑色的。
并不透明，有的内部夹杂有石墨，无法琢磨出钻石。
最早尝试人工合成金刚石的报导在1880年。
而第一个宣称合成金刚石的是著名的法国实验化学家莫瓦桑(H·Moissan)。
他以当时已有的化学知识预计，尚未制得的单质氟的化学性质极其活泼，若用它来及其迅猛地夺取碳氢化台物里的氢，就有可能把余留下的碳转变成金刚石。
结果，他费了数年的光阴，克服了重重困难，真的制出了活泼的氟，取得了同的代人不可多得的巨大成就(他因此以及由此开拓的氟化学而得到诺贝尔奖金)。
然而，当他实施氟和烃类的反应时，既使是在超低温下，也以猛烈的爆炸告终，一无所得。
惨重的失败并未动摇过莫瓦桑人工制造金刚石的信念。
后来，他从地球化学家那里得知了自然界石墨转化成金刚石的高温高压的条件，便设计了一种模拟天然过程的用石墨造金刚石的实验。
他把石墨溶进熔融的铁，然后令铁急速地冷却。
企图通过液态的铁转化成固态的铁时产生的巨大内压，把石墨转化成金刚石。
这种想法，粗想起来是蛮有道理的。
因而莫瓦桑叫他的学生们，一次又一次地把这种实验得到的产品用无机酸把铁溶解掉，从黑乎乎的固态残渣里寻找金刚石。
后来，‘真的’从中发现了透明的“金刚石”。
其中一颗被命名为法国卢浮宫里的著名钻石——摄政王同名的金刚石至今仍然在莫瓦桑的实验室里展览。
莫瓦桑曾经两度在报上发表他已成功地制得金刚石。
鉴于莫瓦桑的崇高威信，一时间引起了全球的轰动，穷人为之欢呼雀跃，富人为之垂头丧气。
后来虽有著名氟化学家O·Ruff在1915年以及Parsons在1920年宣称重复了莫瓦桑的实验制得了金刚石，却始终不能拿出足以令人信服的证据。
到本世纪50年代，有人从理论上论证了金刚石在高温高压下生成的临界条件，根本地否定了莫瓦桑设计的实验取得成功的可能性。
据说，莫瓦桑的人造金刚石是他的学生被逼得无奈，投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石。
也有人报导，莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石(MgAl2O4)。
首先在理论上计算合成金刚石的热力学条件的是R·Berman。
简单地说，他的计算就是建立石墨转化为金刚石相图。
计算的结果是：如果以温度为横坐标，压力为纵坐标，可以在图上划出一条由左下方向右上方延伸的近似的直线，在直线的下方是石墨的稳定区(对金刚石则是热力学的介稳区)，在直线的上方则是金刚石的稔定区(对石墨则力介稳区)。
若温度和压力正好处于直线上则是金刚石和石墨的平衡转化点。
这张图表明，例如在1200—1500K的温度范围内，要使石墨转化为金刚石的压力需要达到4.3×109-5.2×109Pa(4—5万大气压)。
值得指出的是，在教学讨论中，我们常常发现有人误解高温对合成金刚石的作用。
应当注意，根据上述的石墨转化为金刚石的相图，如前所述，相平衡线的斜率是正值。
这就是说，反应温度越高，需要的压力也就越高。
若单考虑温度，结论应当是：(就热力学而言)温度越高，石墨越不容易转化为金刚石。
这也可以从只考虑温度不考虑压力的Gibbs—Helmholtz方程(△G=△H-T△S)看出。
标态下石黑转化为金刚石是吸热反应(△H＞0)，熵变△S＜0(∴-T△S＞0)，因此温度越高，石墨转化为金刚石的自由能越大，即自发趋势越小。
加压有利于转化是不难理解的。
这是由于石墨的密度比金刚石的小，转化是体积减小的过程。
因此，转化反应所需的高温只是为了提高速度。
事实上，在高温高压下合成金刚石也是需要催化剂的。
无催化剂时，石墨直接转化为金刚石的实验条件是2700℃，13GPa；利用Ni—Co—Fe合金加入少量的硫、钛、铝等，可使转化温度降到950℃，压力降到4GPa。
金属为什么能够催化石墨转化为金刚石的反应？这是一个引人入胜的问题。
在已经提出的理论中有两种十分形象。
一种是金属的表面作用的理论：金属镍属于面心立方晶体。
镍原子的二维密置层的法线方向是立方晶胞的对角线方向，在晶体学上称为(111)方向，而每个镍原子周围有6个镍原子的二维密置层则称为(111)面。
面上的镍原子形成的正三角形的边长为249pm，跟石墨的二维面上的碳原子形成的三角形的边长(246pm)十分接近。
当金属镍的表面正好是(111)面而又正好对着石墨的二维平面时，镍原子便和碳原子之间一对一地形成化学键(石墨的碳原子的与二维平面垂直的2pz轨道里的单电子进入镍原子的只有单电子的3d轨道)，结果把石墨的二维平面上的半数碳原子拉向镍的表面，在高压下，石墨的层间距从335pm被压缩，从而使碳原子的杂化类型由sp2转化为sp3（见图1）。
铁、钴、镍及其合金的晶体结构相似，因此都是石墨转化为金刚石的催化剂。
另一种理论认为石墨中的碳原子可以单个地进入金属原子之间的四面体空隙，并在金属原子的作用下使其原子轨道杂化成sp3，碳原子通过扩散遇到另一碳原子形成金刚石。
图1石墨在金属表面原子的作用下转化为金刚石50年代初，在美国和瑞典成立了两个人造金刚石的研究小组，分别在1954和1953年合成了金刚石。
我国从1961年开始也发展了合成金刚石的技术。
起先合成的金刚石太小，不足以用来制作钻石。
1969年，日本就宣布了获得宝石级的金刚石单晶。
近三十年来，采用了放置晶种和抑制晶核生成速度而加快晶粒长大的技木，用高温高压法制取的金刚石越来越大。
到80年代末，第一次制得一颗11克拉重的人造金刚石。
据说，在90年代，人们有可能用高温高压法大量地制取连宝石专家也难以跟天然金刚石区分开的高质量的可以用来制作宝石的人造金刚石，将使昂贵的钻石的身价真的大大下跌，使钻石珠宝真的普及。
目前，制造宝石级大小和质量的高温高压法合成金刚石的工艺方法在基本模式上仍可以发现莫瓦桑的设计的影子。
但是碳(石墨)是在高达50000—65000大气压的高压和1500℃的高温下被压入液态金属的。
在这里，液态金属对金刚石的形成有催化作用。
用这种技术合成的金刚石制作的钻石已经进入市场。
只有用元素分析的技木才可把它们跟天然金刚石区分开，既从人造的金刚石里可以检出极微量的溶解于其中的镍(它是石墨转化为金刚石的催化剂)，而天然金刚石里是不含镍的。
值得提到的是，如前所述，人们已经获知美丽的黄、绿、蓝色金刚石的颜色的来源。
合成金刚石时，如果在技术上有效地控制迸入金刚石的杂质，便可以获得自然界里很少见的珍贵的带色的(特别是蓝色的)金刚石，真正达到巧夺天工的境地。
金刚石的用途并不只是用来琢磨成宝石。
早在罗马时代，就有人把金刚石雕刻成印章，这是最早的金刚石的‘工业用途’。
事实上，人们从自然界里开采出来的绝大多数金刚石是用于工业的。
长期以来，金刚石的工业用途大多是利用它特别硬，不易磨损的特性。
金刚石用来切割玻璃的常识可以启发我们理解为什么大量的金刚石用来制作钻头，用于地质钻探和开采石油，打井等，也使我们容易理解金刚石可以用于切割水泥，甚至大理石等高档的建筑材料。
至今，只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷，尚无其他代用品。
金刚石还是优质的磨料。
金刚石砂轮用来磨削硬质合金，比碳化硅耐用一万倍。
用金刚石磨料代替碳化硅磨料加工光学玻璃，生产效率可以提高数倍至数十倍。
在大块的黑色金刚石里钻一个小孔(例如可以采用激光技术做到这一点)，可以用来抽拉直径稳定的金属丝，如制造用于制作灯泡的钨丝或者拉人造丝等合成纤维等。
这种金刚石拉丝模比用硬质合金的拉丝模的使用寿命长250倍。
此外，金刚石还广泛地用于制作硬度计压头、表面光洁度测量仪的测头、高压腔的压头、电唱机的唱针头等。
如令，这些工业用途的金刚石已经主要靠高温高压技术合成的人造金刚石。