ダイヤモンドの化学的性質 

宝石にはただ一種の元素から成り立っている元素鉱物と二種以上の元素から成り立ってい る化合鉱物がありますが、ダイヤモンドは唯一単一の元素（炭素）で構成される宝石です。　

この美しく輝き、最高の硬さを持つ物質が軟らかくて時として汚れのひどい物の代表とさ れる炭や油煙や鉛筆の芯などで知られる石墨（グラファイト）と同じ成分の炭素からでき ているのですから不思議です。
ダイヤモンドの化学結合は共有結合と呼ばれるもので、原子が結合するとき、互いに価電 子を共有しあうことによって、不活性気体（価電子８）と同じ電子配列となる結合で、 その結晶構造は、面心立方格子と呼ばれる一辺の長さ 3.560A の立方体構造で、各面の中 心に１個の炭素原子があります。　さらにその立方体の内部にある炭素原子は、1.54A の 極めて短い距離で４本の腕を出して、まわりの炭素原子と立体的に結合しています。 その原子間の結合は共有結合と言われる強固な結びつきのため、この結合の強い原子同士 を引き離すには非常に大きなエネルギーが必要になり、それが硬度が高い原因となってい ます。
他方の石墨（グラファイト）では、炭素原子は三つの炭素原子に囲まれて六角形の網目状 に並んでおり、この六角網が積み重なって、層状構造をつくっています。　網目の中は強 い共有結合で結ばれていますが（炭素間の距離は 1.42A）網目と網目の間はファンデルワ ールス力と呼ばれる、化学結合としては最も弱い力が働いているだけです（網目間の間隔 は 3.35A）。　そのため、石墨（グラファイト）の結晶は非常に軟らかく、また薄く剥が れ易いので、粉末は滑らかで潤滑材に用いられます。
この様に化学的には全く同一であっても、原子の配列または結合の仕方により、物理的な 性質は違ってきます。　同一化学成分もしくは組成を持つが、各々違った結晶形や物理的 特性を示す一組のの鉱物を同質異像といいます。　ダイヤモンドが宝石の王様であるなら、 宝石の女王様の「真珠」が「カルサイト」の結晶を「アラゴナイト」の結晶が覆ってでき ており、これらもまた炭酸カルシューム ＣaＣＯ3 の同質異像であることは偶然にしても 興味の尽きないところです。

ダイヤモンドの物理的性質

1）硬度 (Hardness)
ダイヤモンドはモース硬度で 10 で最も硬いのですが、これはひっかき硬度とも呼べ るもので数値は数量ではなく、引っかきに対する抵抗力の順番を示しているに過ぎま せん。　数量値で表される硬度計として、小さな圧子を鉱物の表面に押しつけてでき る窪みの大きさを測るヌープ硬度があります。　ヌープ硬度でダイヤモンドの硬度を 示すと、5500-8500 でモース硬度 9のコランダムがヌープ硬度で 1660-2000 である のに比べ約 3-4 倍の硬度があることが判ります。
ダイヤモンドは比類のない硬さを持っているために、長時間の研磨に耐え、よく磨く ことによって平で滑らかなカット面がえられますし、一度得られた平滑な面はキズが つきにくいということができます。　ダイヤモンドの輝きは十分に磨いた後に初めて 発揮されるのです。

2）靭性 (Toughness)
ダイヤモンドの靭性（ねばり強さ、割れ難さ）は水晶と同じ 7.5 で決してたかくあり ません。　このことはハンマーなどで衝撃を与えれば粉々に割れてしまうことを意味 します。

3）劈開性 (Cleavage)
ダイヤモンドの結晶ははっきりした劈開性を持っています。
八面体結晶面に平行な４方向に完全です。　普通これを使ってダイヤ原石を分割しま す。

4）断口 (Fracture)
ダイヤモンドの欠けた欠け口の形状は貝殻状を呈します。

5）比重 (Specific gravity)
ダイヤモンドの比重は 3.52 です。
 

ダイヤモンドの光学的特性

1）透明度 (Transparency)
透明が基本です。

2）光学特性 (Optical properties)
ダイヤモンドは結晶が等軸晶系に属するので光学的等方性 (Isotropic)を持つ、すな わち単屈折性(Single refractive)であり、一つの屈折率 n を持ちます。　ですから 多色性はありません。
時に、変則的な複屈折性を示すこともあります。

3）屈折率 (Refractive index)
ダイヤモンドの屈折率：n2.417 は合成ルチルに次ぐ非常に高い屈折率でダイヤモンド の輝きのもとになっています。　屈折率が大きいと臨界角が小さくなります。　臨界 角が小さければ、全反射領域は広いことになります。　この結果、全反射光量は多く なり、輝きが多いことになるのです。

4）分散度 (Dispertion)
白色光線が屈折された時に各々の波長の差によって７色の虹に分かれることはよく知 られています。この虹色をファイアと呼びます。　ダイヤモンドの分散度：0.044 の ファイアは明瞭で、ダイヤモンドの輝きに色を添えています。　ダイヤモンドの代用 石である合成ルチルや合成チタン酸ストロンチウムは分散度が大きすぎ、ファイアが 強すぎて俗に言う品が落ちた輝きであると言われます。

5）光沢 (Lustre)
ダイヤモンドは光の反射率が高く、目に艶を感じます。　これはダイヤモンド光沢と 呼ばれます。　ダイヤモンドおよびそれに近い屈折率を持つ宝石にみられる特有の強 い光沢です。

6）蛍光性 (Fluorescent)
長波 (366.0nm) 短波 (253.7nm) とも各色の蛍光がある場合が多いのです。
一般的に多いのは青から濃い紫色です。

7）分光特性 (Spectral characteristics)
黄色石は 415.5nm 他数本のケープラインがあります。　逆に 415.5nm のラインが無 い石は白色の最高のものになります。　褐色石は 504.0nm 、処理石は 594.0nm に吸 収ラインがあります。

8）カラー・フィルター (Colour filter)
カラー・フィルターをとおしても変化しません。

9）Ｘ線 (X-rays)
Ｘ線に対して透過性があります。　他の殆どの宝石やダイヤモンドの代用石がＸ線の透過性を持た ないので、Ｘ線は石の判別や鑑定に利用されます。

ダイヤモンドのその他の特性

1）親油性 (Stickiness against the oil)
親油性があります。　採鉱されたダイヤモンド原石の選別にあたって、つい最近まで このダイヤモンドに親油性がある性質を利用して、グリース・テーブルの上に採鉱し て細かくした石を載せ、ダイヤモンド以外の石を水流で洗い流す方法をとることがな されてきたことはよく知られています。

2）熱伝導性 (Thermal conductivity)
熱伝導性が良く、中でも Type Ⅱは非常に良いので、この性質を利用して、ダイヤモ ンド・テスターが開発されています。

3）電気伝導性 (Electrical conductivity)
電気絶縁体の性質を持つものと、半導体の性質を持つⅡｂ型のものがあります。