自然界已知的最硬物質是什么?

自然界中已知最硬的物質是：金剛石。金剛石也被稱為鉆石，是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體，其成分為純碳，由碳原子以四價鍵鏈接，并且所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子，是已知自然界中存在的最硬物質。

金剛石硬度

金剛石是自然界已知物質中硬度最高的材料，其莫氏硬度為10，維氏硬度高達98GPa以上，比石英高1000倍，比剛玉高150倍。

金剛石的硬度具有方向性，八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。金剛石在空氣中的摩擦系數極小，只有0.1左右。因此金剛石的耐磨性和研磨能力是所有磨削材料中最好的。

金剛石的分子結構

金剛石的硬度高主要是由于其分子結構的特殊性質所致。金剛石分子由碳原子通過共價鍵連接而成，它們排列成具有強烈方向性的立方晶系。這種排列方式使金剛石在所有的晶體中具有最高的硬度和強度。同時，金剛石的分子結構中極少存在空隙，因此具有很低的摩擦系數，具有很好的耐磨性。

金剛石的共價鍵

金剛石之所以硬度高，還與其分子中的共價鍵密切相關。碳原子在金剛石中通過四條共價鍵相互連接。這種連接的方式使得金剛石分子的結構非常緊密，形成了類似于三維網格的結構，同時碳原子通過和其他原子的共價鍵連接，形成了一個非常堅固、密集的晶體結構。

金剛石的光學性質

1、亮度：金剛石因為具有極高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的范圍寬，光容易發生全反射，反射光量大，從而產生很高的亮度。

2、閃爍：金剛石的閃爍就是閃光，即當金剛石或者光源、 觀察者相對移動時其表面對于白光的反射和閃光。

3、色散或出火：金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣，能把通過折射、反射和全反射進入晶體內部的白光分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光。

4、光澤：金剛石出類拔萃般堅硬的、平整光亮的晶面或解理面對于白光的反射作用特別強烈，而這種非常特征的反光作用就叫作金剛光澤。

自然界其它堅硬的物質都有哪些

鉆石

這顆永恒的寶石以其無與倫比的硬度贏得了人們的喜愛。它的硬度在天然寶石中獨占鰲頭，達到了莫氏硬度表的頂峰——十度。然而，鉆石也有其致命的弱點，那就是脆性。它缺乏柔韌性，一旦受到猛烈的沖擊，就可能會瞬間碎裂。

石墨烯

這是一種由碳原子構成的神奇材料。盡管其厚度只有頭發絲的二十萬分之一，但其硬度卻達到了鋼鐵的兩百倍。不僅如此，石墨烯還具有出色的導電性，未來在航空航天、新能源電池、生物醫學等領域都大有可為。

硫化碳塊

這是一種結構極其簡單的物質，由一串單原子組成。它的抗拉強度是石墨烯的兩倍，硬度更是達到了鉆石的四十倍、鋼鐵的兩百倍。然而，令人難以置信的是，它的重量卻比紙還要輕一千倍。此外，硫化碳塊還具有卓越的化學穩定性和熱穩定性，能夠承受極高的壓力。但由于其加工過程中的不穩定性，制造成本極高，因此往往被視為奢侈品。

鎢合金玻璃

鎢合金玻璃則是另一種令人嘆為觀止的物質。作為世界上不含碳的最硬材料之一，它蘊含了磷、硅、鎢等多種元素。其中，鎢元素的存在使得玻璃在受力時能夠發生塑性形變，從而避免直接破裂。可以說，這種玻璃的堅固程度已經超越了所有種類的鋼鐵。然而，由于其制造難度大、成本高昂，目前仍難以實現大規模應用。