虽然纯净的金刚石是由单一元素组成的宝石，但天然的金刚石除了碳之外，还可能含有少量的杂质。这些杂质包括二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化铁以及二氧化钛等。这些微量元素的混入，往往会让原本无色透明的钻石呈现出不同的颜色。
金刚石是由什么组成的？
金刚石其实是碳的一种单质形式，也就是我们常说的钻石的原身。它完全由碳元素组成，化学式就是C。在微观层面，它直接由碳原子通过共价键紧密结合在一起，形成了非常稳定的结构。
金刚石之所以硬度极大且不导电，是因为它内部的C-C键特别强。所有的价电子都参与了共价键的形成，导致里面没有自由电子。这就解释了为什么它的熔点高达华氏6900度，在纯氧中720到800摄氏度就能燃烧。
在结构上，金刚石属于等轴晶系，也可以分为四面六面体立方体和六方晶系两种。在晶体内部，碳原子按照四面体成键的方式互相连接，组成了无限的三维骨架。这是一个典型的原子晶体，每个碳原子都用SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键。
金刚石拥有2.417的折光率和0.044的色散，呈现出强金刚光泽。它的热导率很高，用热导仪测试时反应非常灵敏。它的硬度等级是10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，不过它怕重击，重击后会顺着解理面破碎。
除了硬度高，金刚石还具有发光性。如果在日光下照射，到了夜晚它能发出淡青色的磷光；如果用X射线照射，它会发出天蓝色的荧光。此外，金刚石化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱都不会对它产生作用。
从化学性质来看，金刚石是在地球深部那种极端的高压和高温环境下慢慢形成的单质晶体。它的晶体形态通常是无色的正八面体，成分几乎是纯碳。因为碳原子之间通过四价键紧密链接，它是自然界中已知最硬的物质。