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一粒镶嵌在火成岩中的八面体钻石
钻石之所以贵，不仅在于其稀有，更在于它优异的物理特性。钻石是碳的菱形立方体结晶。我们知道碳的原子序数是6 ，它的外层有6个电子，这6个电子的轨道分布为1s22s22p2 ，它的第二层共有4个电子，这4个电子可以分别与相邻的原子结合成四面体，使轨道sp2变成更稳定的sp3 。四面体是刚性的，粘合强，并且在所有已知物质中，钻石每单位体积具有最大数量的原子。

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钻石与石墨结构对比
钻石的独特结构使其拥有优异的光学特性，它具有5.5 eV的宽禁带，相当于225纳米的深紫外波长，因此钻石透明且拥有极高的折射率。我们了解钻石因为它是珠宝界的宠儿，珠宝商将钻石打磨成各种各样的表面，使其折射出耀眼的光芒，同时又因为钻石的稀有和卓越的稳定性，常常被宣传为“一颗永流传” 。
尽管钻石是世界上最坚硬的晶体之一，但我们从它的碳键结构可以看出，钻石的内部是有空间可以容纳各种杂质的。事实上任何元素都可以通过离子注入引入钻石，氮是目前宝石中最常见的杂质，是钻石中黄色和棕色的原因。

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含氮的棕黄色钻石
硼元素掺杂在碳原子之间，可以使其显示出蓝色，著名的就是因为其中含有微量硼杂质。

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“希望之钻”
还有一些钻石因为其在形成的过程中不均匀地掺杂了各种其它物质，导致其显示出形态各异的花纹，大部分失去了宝石的价值，也有极少数因此身价倍增。比如“锦鲤钻石”：

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“锦鲤钻石”
与珠宝钻石相比，绝大多数开采出来的钻石因为有杂质被用作工业用途。世界上大约每年有27吨以上的开采钻石被用于工业，占全球钻石总开采量的80%以上。同时，人们还利用对石墨加压的办法大量生产人造金刚石用于生产和加工，每年人工合成的金刚石超过100吨。
钻石有极高的硬度和导热性，它是工业上理想的切割和研磨材料，比如被制成金刚石钻头、金刚石锯，它可以用来打磨砂轮，也可以被碾碎做成砂纸来打磨其它东西。与昂贵的宝石相比，这些金刚石真不值什么钱。
煤是重要的战略资源同样是碳，与昂贵的钻石相比，煤炭却是低贱的，它们看起来肮脏，不值钱，只配拿来烧掉。但煤炭却是极重要的战略资源。

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一名煤矿工人在井下检查支护系统
煤炭是世界上开采量最大的矿物之一， 2017年全球煤炭开采量达75.5亿吨，世界探明煤炭可开采储量超过1万亿吨，这都是极惊人的数字，也足以证明煤炭在全球经济和人类发展中的重要地位。
煤炭是一种重要的化石燃料，大部分的煤炭都作为燃料用于发电、取暖和生火做饭等能源消耗， 2017年全球一次能源消耗中煤炭占了28% 。
早在新石器时代，我们的祖先就学会了燃烧煤炭；而在公元前1000年，东北地区抚顺矿的煤就被用来冶炼铜；公元13世纪，马可波罗就在他的游记中说，人们因为燃烧煤炭， “每个星期可以洗三次热水澡”；《天工开物》里也有介绍人们是如何从地下采煤和排放瓦斯的。

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《天工开物》采煤图
煤的能量密度（热值）大约为24 MJ/kg ，相当于每公斤约6.7千瓦时。大部分煤炭被用作燃煤电厂燃烧发电，发电厂通过燃烧煤炭加热水，再利用水蒸汽推动蒸汽轮机发电，电厂的燃煤发电效率大约为40%左右，而我们泰州目前最先进的超超临界二次再热燃煤发电机组设计发电煤耗256.2克∕千瓦时，是热效率最高的燃煤机组。

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