珠宝知识263：珠宝考研考证篇：钻石的分类对于钻石其实大家或多或少都会有一定的了解，它是《系统宝石学》中所收录的唯一的一个自然元素矿物大类的宝石，以单质形式存在，主要成分为C，除此之外，微量元素以N跟B为主，我们来看一下元素周期表，这两个元素分别位于C元素的右侧与左侧，因此与C元素在一定程度上具有相似的地球化学性质，能够进入到钻石的晶格当中，以类质同象的形式代替C元素，从而导致钻石具有多变的性质。
除了N、B这两种元素以外，钻石中还会包括H、Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体、稀土元素等，种类可以多打50多种，部分元素是以类质同象替代的形式进入到钻石晶格中，部分元素可能是以显微混入物的形式进入到钻石中。这些元素的进入也可能会到导致钻石颜色方面的变化，比如说Cr元素可以使钻石呈现天蓝色，Al元素可以使钻石呈黄色。由于N元素是钻石中最主要的杂质元素，因此钻石的分类也主要依据钻石中N的存在形式首先会根据钻石中是否含有N元素分类分为两大类，一类为I 型钻石，一类为II型钻石。
对于II型钻石的分类会比较简单，第一类就是纯净的钻石，不含其它杂质元素，此类钻石归类为IIa型钻石；这类钻石的颜色主要是由于钻石内部的一些晶格缺陷导致的，例如粉色的钻石就归属于这一类。前几年拍卖的粉红之星就被GIA评定为最为纯净的IIa型钻石。II型钻石第二类就是含B的钻石，B是以孤立的原子原状态取代钻石中的C原子，由于相对于C原子，B原子少一个电子，因此当B替代C进入到钻石晶格中时，就会形成一个空穴色心，将红外区到500nm的光吸收，使得钻石呈现蓝色。世界著名的“希望之星”钻石，就是典型的IIb型钻石。
由于B原子只有三个电子可以与钻石之间成键，因此，成键之后会多余一个自由电子，因此，该类钻石是天然钻石中唯一的一个能够导电的钻石种类，属于半导体。但是经过辐照处理的钻石，由于不具备导电性，由此可以利用钻石的导电性蓝色钻石是否为天然。
I型钻石为含N元素的钻石，最多时可含N 0.25%，这类钻石的分类较为复杂，其主要原因是N原子在钻石中有多种存在形式。N元素在钻石中可以呈孤立的状态存在，N元素也可以像C原子一样相互联结在一起，呈聚合状态，呈现这种聚合状态，可以是2个N联结在一起，可以是3个N联结，也可以是更多，因此根据N在钻石中的存在形式，I型钻石一共可以分为四类。由于98%左右的钻石中N元素都是以聚合状态存在的，因此将该类钻石分类为Ia型钻石；由于N原子成对、成三、成多，因此将上述三类钻石依次分类为IaA、IaAB、IaB型钻石。这类钻石多数呈现黄色，现在钻石的颜色分级中，也多数是以这类钻石为分级的。
该类钻石主要呈现的颜色为黄色，其颜色成因可以利用色心理论来进行解释，由于N在钻石中替代C原子会造成钻石中存在能够形成颜色的晶格缺陷，其中N2色心，会造成钻石吸收蓝区的478nm、452nm、439nm的光；3个N原子相结合，会造成钻石中存在一个结构空位，N3色心造成钻石吸收415nm、426nm、435nm、465nm、475nm的光，其中以415nm吸收最为强烈，因此在利用分光镜时，多数钻石可观察到该条吸收线，由于这些吸收线都是位于蓝区，而蓝色光的补色为黄色，因此这些色心是造成钻石呈现黄色的主要原因。另外N3心不仅仅是引起钻石产生黄色的原因，也是引起钻石产生蓝白色荧光的主要原因。
剩下的钻石分类为Ib型钻石，N原子是以孤立的形式存在的。在自然界存在较少，但是合成的钻石中多数是以该类型的钻石为主，主要是因为在合成钻石的过程中，我们会较为严格的把控钻石的形成环境，再加上从孤氮向聚合氮转化的过程中，需要巨大的能量，成本也相对较高，因此合成钻石多以该类型的钻石为主；但是天然钻石生长在高温高压的环境之下，这也就是为什么天然钻石以Ia型为主的原因。该类型的钻石也主要是无色-黄色，同时会有棕色色调的钻石出现。
Ib型钻石的颜色，主要是利用能带理论来进行解释，由于N原子比C原子的结构多一个电子，因此这些多余的电子就会在带隙内形成一个杂质能级，是的带隙间的能量从5.4eV降低到2.2eV，因此只要能量大于2.2eV的任何光都可以将电子激发到导带中，因此，紫区到蓝区的光被吸收，因此钻石呈现黄色。
钻石是根据N的形式来进行分类的，那么我们又是根据什么证据来判断钻石的种类呢？此时应用最多的就是红外光谱仪。下图为I型和II型钻石的红外光谱图。
下图为大家总结了集中常见的宝石学测试方式来推断天然钻石的类型：A 图为钻石的可见光吸收光谱，Ia型钻石常见415nm的吸收线；B 图为钻石中的针状包裹体，Ib型钻石常见；C 图为IIb型钻石常见，在正交偏光镜中交叉式“榻榻米”状异常消光
短波紫外线的投射性也是一个很好的区别I型与II型钻石的方法，其中I型钻石可以吸收短波紫外线，但是II型钻石则允许短波紫外线通过。我们可以通过下面这个测试仪器来进行区分，光线通过一个狭缝照射钻石，在钻石的上方放置一块白钨矿的晶体，白钨矿在紫外线的照射下会发出蓝色的荧光，因此，只有在测试II型钻石时白钨矿晶体才会发出荧光。
在钻石观测仪的测试中，每种类型的天然钻石会显示特征的荧光颜色和图案：A图为Ia型钻石，通常显示蓝色的荧光并伴有直线状生长模式；B 图为Ib型钻石，常显示与H3晶格缺陷有关的伴有绿色直线的橙色荧光；C图和D图为II型钻石，均表现为网状蓝色荧光特征，主要与网状的线型位错有关，另外，II型钻石通常显示特征的蓝色或者红色磷光
下表中为大家总结了钻石的类型以及特征，我们可以根据钻石不同的性质特征来进行精确的区分。
研究钻石的分类又有何用呢？对于普通的消费者而言，钻石的类型当然毫无用处可言，只要是能够达到宝石级的钻石就可以了，但是对于宝石学家而言，钻石的分类却有着不同的意义。1、为区分天然钻石与合成钻石提供证据前面我们讲到，自然界中98%左右的钻石都是Ia型钻石，当我们检测到钻石为Ib型钻石时，就会提醒我们该钻石有可能为合成钻石，提示我们需要进一步的检测，钻石确认仪应用的就是这种原理；另外，蓝色钻石多以IIb型钻石为主，并且具有一定的导电性，如果在检测过程中发现蓝色的钻石不属于IIb型，且不具有导电性，因此需要进一步实验的验证。2、为进一步的优化处理提供最优化方法。例如IIa型钻石内含有的杂质元素相对较少，也通常较为纯净，颜色的成因主要与晶格缺陷有关，在利用高温高压方法进行处理，主要是将钻石中的晶格缺陷进行修复，释放晶格缺陷过程中储存的应变能，转变为稳定的状态，最终将IIa型褐色钻石转变为近无色的钻石，偶尔还可以得到淡粉色或者淡蓝色，这就是著名的GEPOL钻石。
但是对于Ia型钻石的高温高压处理，则主要是将钻石中原本就存在的位错让他们继续发生增殖和运动，使得钻石发生更强的塑性变形，从而达到改善钻石颜色的目的，多数是将Ia型的褐色钻石改善成为黄色-绿色的彩色钻石，这就是著名的NOVA钻石。
下图为我们总结了不同类型的褐色钻石在高温高压处理之后的效果以及相关的原理。
最后我们总结一下钻石的分类，其实钻石的分类很简单，归纳起来就是1个N、2个N、3个N、多个N、没有N、1个B。
好了，关于钻石的分类就分享到这里，希望对大家有所帮助。
