自然界已知的最硬物质是什么?

自然界中已知最硬的物质是：金刚石。金刚石也被称为钻石，是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，并且所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，是已知自然界中存在的最硬物质。

金刚石硬度

金刚石是自然界已知物质中硬度最高的材料，其莫氏硬度为10，维氏硬度高达98GPa以上，比石英高1000倍，比刚玉高150倍。

金刚石的硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。金刚石在空气中的摩擦系数极小，只有0.1左右。因此金刚石的耐磨性和研磨能力是所有磨削材料中最好的。

金刚石的分子结构

金刚石的硬度高主要是由于其分子结构的特殊性质所致。金刚石分子由碳原子通过共价键连接而成，它们排列成具有强烈方向性的立方晶系。这种排列方式使金刚石在所有的晶体中具有最高的硬度和强度。同时，金刚石的分子结构中极少存在空隙，因此具有很低的摩擦系数，具有很好的耐磨性。

金刚石的共价键

金刚石之所以硬度高，还与其分子中的共价键密切相关。碳原子在金刚石中通过四条共价键相互连接。这种连接的方式使得金刚石分子的结构非常紧密，形成了类似于三维网格的结构，同时碳原子通过和其他原子的共价键连接，形成了一个非常坚固、密集的晶体结构。

金刚石的光学性质

1、亮度：金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

2、闪烁：金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。

3、色散或出火：金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

4、光泽：金刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

自然界其它坚硬的物质都有哪些

钻石

这颗永恒的宝石以其无与伦比的硬度赢得了人们的喜爱。它的硬度在天然宝石中独占鳌头，达到了莫氏硬度表的顶峰——十度。然而，钻石也有其致命的弱点，那就是脆性。它缺乏柔韧性，一旦受到猛烈的冲击，就可能会瞬间碎裂。

石墨烯

这是一种由碳原子构成的神奇材料。尽管其厚度只有头发丝的二十万分之一，但其硬度却达到了钢铁的两百倍。不仅如此，石墨烯还具有出色的导电性，未来在航空航天、新能源电池、生物医学等领域都大有可为。

硫化碳块

这是一种结构极其简单的物质，由一串单原子组成。它的抗拉强度是石墨烯的两倍，硬度更是达到了钻石的四十倍、钢铁的两百倍。然而，令人难以置信的是，它的重量却比纸还要轻一千倍。此外，硫化碳块还具有卓越的化学稳定性和热稳定性，能够承受极高的压力。但由于其加工过程中的不稳定性，制造成本极高，因此往往被视为奢侈品。

钨合金玻璃

钨合金玻璃则是另一种令人叹为观止的物质。作为世界上不含碳的最硬材料之一，它蕴含了磷、硅、钨等多种元素。其中，钨元素的存在使得玻璃在受力时能够发生塑性形变，从而避免直接破裂。可以说，这种玻璃的坚固程度已经超越了所有种类的钢铁。然而，由于其制造难度大、成本高昂，目前仍难以实现大规模应用。