碳原子的结构是一切原理的根源
碳原子拥有6个质子，所以也拥有6个电子，其中2个电子在内层，比较老实，另外4个电子在外层，比较活跃；正是这4个电子，决定了碳原子拥有了诸多奇妙的性质。
当碳原子把4个电子分别与另外的碳原子分享时，就形成了4个化学键，这种结构超级稳定，我们从晶体结构中就可以想见，积木如果能这么塔，也是相当稳定了。这种结构就是我们熟悉的——钻石。
钻石的原子结构
有的男人说钻石不就是一块石头么，NO，其实那是一块碳。
人类目前所知的最大的钻石在哪？有多大？
说出来吓一跳，最大的钻石有5个地球那么大，位于银河系巨蛇座的蛇头上。
钻石最初刚发现的时候，确实价值不菲，那是因为可开采量少之又少，但是19世纪末发现的巨大钻石矿，如果都开采出来，那么钻石也就是价格平平了。
钻石——女人的最爱
为啥没有开采出来呢？
因为1902年，戴比尔公司掌握了它，相当于掌握了全球90%的钻石矿，为了让钻石买得更多更贵，公司严格控制钻石产量，并且发明了那句著名的“钻石恒久远，一颗永流传”。
是的，不买钻石，那就等于是不够爱我。
铅笔里并没有“铅”，而主要成分是——石墨。
石墨也是完全由碳原子组成，只是结构不同而已。
石墨的原子结构
在石墨中，每个碳原子拿出来3个电子与其它碳原子分享，另外剩一个电子就在外面自由地游走着。因此形成了层状结构，而层与层之间是原子间的作用力“范德华力”，所以联结比较弱，很容易剥离，这就是石墨柔软的原因，也是铅笔的原理了。
石墨有金属光泽，钻石没有，原因同样来自于结构。钻石的每个电子都在化学键中，没有自由的电子，这也是钻石不导电的原因。
而石墨中有大量的自由电子，导电性非常好，大量自由电子形成了一个“电子海”，成为“小光子的电磁跳跃床”，会反射光线，所以石墨和金属一样拥有散发光泽的魅力。
钻石其实也不恒久远，它还没有石墨稳定，并且早晚会变成石墨的，虽然人类可能看不到这个自然过程，但是想实现很容易：
1772年，化学之父拉瓦锡做了一个有趣的但同时很烧钱的实验——
烧钻石！
他把钻石加热，然后怎么样了呢？
然后就——没了！ 什么都没剩下，一颗钻石被烧得一干二净，彻底消失了！
拉瓦锡的内心肯定是崩溃的，不过做这种实验应该预料到结果的。
下面的实验展现了化学之父的天才，他接下来又拿了一颗钻石，然后在真空中加热，发现这回没有消失，而是变成了石墨！
这是人类历史上第一次知道了，原来钻石跟石墨一样都是碳原子而已呀！
既然钻石可以变成石墨，那么如果能让石墨变成钻石岂不是一夜暴富。
无数的科学家和商人开始寻找可逆的办法，在过程中发现需要极高的温度和压力才能改变石墨的结构而形成钻石，直到1953年，人造钻石真正诞生了。
许多刀具的尖端镶嵌着人造钻石
但是问题在于，“欲速则不达”，加速制造的过程会让钻石产生缺陷，使得钻石难以避免的产生一些颜色，而钻石的价值是来自于它的纯正。
所以，目前人造钻石还都是主要应用于工业上，做为切割工具的硬质材料。
有！有一种宝石，叫做“方晶锆石”，与钻石在各方面都极为接近，如果不是专家，很难辨别出两者的区别，然而“方晶锆石”的价格却比较低，这就不是价值决定的了，这就在于市场的营销和消费者的喜好了。
如果把石墨纺成细丝，再用细丝织成布，再将布纵向卷起，就会有极高的强度和硬度，这就是碳纤维了。
所以说，碳纤维就是把石墨卷成了卷，利用强度高的那个方向。
不过，石墨有的问题它也有，那就是层与层之间还是较弱的“范德华力”，这不还是容易剥落吗，怎么会那么强呢？
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