钻石的化学成分是碳,钻石在宝石中是唯一由单一元素组成的,属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素,其中最重要的是N和B,他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明,由于微量元素的混入而呈现不同颜色,折光率2.417,色散中等,为0.044,均质体,热导率为0.35卡/厘米/秒/度,用热导仪测试,反应最为灵敏,硬度为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,怕重击,重击后会顺其解理破碎,密度3.52克/立方厘米。钻石具有发光性,日光照射后,夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射,发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱不会对其产生作用。

世界各地发现的普通钻石的地质学特征都是一致的,但是它们和黑色钻石不同。从1900年至今,大约有600吨普通钻石被开采出来,然后抛光,交易,被人们视为珍宝。但是在所有的钻石矿中,却没有发现过任何一颗黑钻石。

黑钻石又称黑金刚石,呈黑色多孔结构,硬度与其他钻石相当,只存在于巴西和中非共和国。早在地球尚未诞生的时候,黑色钻石就可能已经在宇宙存在了。科学家们在黑色钻石中发现了大量氢元素,这表明它来自富含氢元素的外层太空。

从地质学的角度看,黑色裸钻,在地球发展演化的洪荒时期就在地球深处的地幔之中形成了,后来经过一次次的火山爆发,才被带到地球的浅处或表面。

黑钻是不透明的,比重界于3.1~3.3,没有解理,它们有着与其他钻石相同的10级摩氏硬度。但大多数的黑色钻石实际上都被一种灰色和暗灰色的物质所包裹,致使其表面总是伴随着严重的瑕疵,十字形的擦痕。也正是这些黑色的硫化物沉淀,造成了它们的不透明。要想得到均匀的黑色并不是件容易的事。

在各种颜色的钻石中,黑钻石更因其数量稀少而显得尤为珍贵。