# เพชร
เพชร  เป็นรูปแบบหนึ่งของธาตุคาร์บอนในสถานะของแข็ง ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนจัดเรียงตัวในโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์เพชร (diamond cubic) เพชรในฐานะที่เป็นรูปแบบหนึ่งของคาร์บอนมีลักษณะไร้รส ไร้กลิ่น แข็งเปราะ ไร้สีในรูปบริสุทธิ์ นำไฟฟ้าได้ไม่ดี และไม่ละลายในน้ำ รูปแบบของคาร์บอนในสถานะของแข็งอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าแกรไฟต์ (graphite) เป็นรูปแบบที่มีเสถียรภาพทางเคมีภายใต้อุณหภูมิและความดันห้อง อย่างไรก็ตาม เพชรเป็นรูปแบบกึ่งเสถียร (metastable) ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นแกรไฟต์ได้แม้จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงที่น้อยมากภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว เพชรมีความแข็งและค่าการนำความร้อนสูงที่สุดในบรรดาวัสดุธรรมชาติ ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะในการผลิตเครื่องมือตัดและขัด นอกจากนี้ คุณสมบัติเหล่านี้ยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์ทั่งเพชร (diamond anvil cell) สามารถสร้างแรงดันสูงเทียบเท่ากับที่พบในชั้นลึกของโลกได้อีกด้วย

เนื่องจากโครงสร้างการจัดเรียงอะตอมในเพชรมีความแข็งแกร่งเป็นอย่างยิ่ง ทำให้มีเพียงสิ่งเจือปนบางประเภทเท่านั้นที่สามารถปนเปื้อนเข้าไปได้ (ยกเว้นสองประเภทได้แก่ โบรอนและไนโตรเจน) ความบกพร่องหรือสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อย (ประมาณหนึ่งอะตอมต่ออะตอมในโครงผลึกล้านอะตอม) สามารถทำให้เพชรมีสีต่าง ๆ ได้ เช่น สีฟ้า (โบรอน) สีเหลือง (ไนโตรเจน) สีน้ำตาล (ความบกพร่องในตัวผลึก) สีเขียว (การสัมผัสรังสี) รวมถึงสีม่วง ชมพู ส้ม หรือแดง นอกจากนี้ เพชรยังมีดัชนีหักเหของแสงสูงมาก และมีการกระจายของแสงค่อนข้างสูงอีกด้วย

เพชรธรรมชาติโดยส่วนใหญ่มักมีอายุระหว่าง 1,000 ถึง 3,500 ล้านปี เพชรส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นในบริเวณชั้นแมนเทิลของโลกที่ความลึกระหว่าง 150 ถึง 250 กิโลเมตร (93 ถึง 155 ไมล์) แม้ว่าบางเม็ดอาจมีต้นกำเนิดจากความลึกมากถึง 800 กิโลเมตร (500 ไมล์) ภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง ของไหลที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบจะย่อยสลายแร่ธาตุต่าง ๆ และแทนที่ด้วยเพชร ต่อมาในช่วงเวลาที่ใกล้กับปัจจุบัน (หลายร้อยถึงหลายสิบล้านปีก่อน) เพชรถูกนำพาขึ้นสู่ผิวโลกโดยการระเบิดของภูเขาไฟ และตกผลึกอยู่ในหินอัคนีที่เรียกว่าคิมเบอร์ไลต์ (kimberlite) และแลมโปรไอต์ (lamproite)

เพชรสังเคราะห์สามารถผลิตขึ้นได้จากคาร์บอนบริสุทธิ์สูงภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง หรือจากก๊าซไฮโดรคาร์บอนโดยกระบวนการตกสะสมไอสารเคมี (chemical vapor deposition: CVD) การแยกความแตกต่างระหว่างเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์มักกระทำโดยใช้เทคนิคทางแสงหรือการวัดค่าการนำความร้อนเป็นหลัก

โดยทั่วไปการเจียระไนเพชรกลมเป็น 57 เหลี่ยม (หากรวมก้นเพชรจะได้เป็น 58 เหลี่ยม) หรือที่เรียกว่าเหลี่ยมเกสรนั้นนับว่าสวยที่สุด เพชรเป็นสัญลักษณ์ของอำนาจและความแข็งแกร่ง

สัญลักษณ์ตามระบบ IMA ของเพชรคือ Dia

 คุณสมบัติ 

เพชรเป็นรูปแบบของคาร์บอนบริสุทธิ์ในสถานะของแข็ง ซึ่งอะตอมจัดเรียงตัวในโครงสร้างผลึก คาร์บอนในสถานะของแข็งสามารถปรากฏได้ในหลายรูปแบบที่เรียกว่าอัญรูป โดยแต่ละแบบขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะเคมี อัญรูปที่พบได้บ่อยที่สุดของคาร์บอนบริสุทธิ์คือเพชรและแกรไฟต์ ในแกรไฟต์นั้นพันธะระหว่างอะตอมเป็นแบบออร์บิทัลผสม sp² ซึ่งอะตอมจะจัดเรียงตัวในระนาบโดยแต่ละอะตอมจะเชื่อมโยงกับอะตอมที่ใกล้ที่สุดสามอะตอมในมุม 120 องศา ส่วนในเพชรนั้นพันธะจะเป็นแบบ sp³ ซึ่งอะตอมจัดเรียงเป็นโครงสร้างสี่หน้า (tetrahedron) โดยแต่ละอะตอมเชื่อมโยงกับอะตอมที่ใกล้ที่สุดสี่อะตอม โครงสร้างแบบสี่หน้าเป็นโครงสร้างที่แข็งแรงและมั่นคง และในบรรดาวัสดุทั้งหมดที่เป็นที่รู้จัก เพชรมีจำนวนอะตอมต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรมากที่สุด จึงเป็นเหตุผลที่เพชรเป็นวัสดุที่มีความแข็งและบีบอัดได้ยากที่สุดRock PA (1983). Chemical Thermodynamics. University Science Books. pp. 257–260. ISBN 978-1-891389-32-0. นอกจากนี้เพชรยังมีความหนาแน่นสูง โดยเพชรธรรมชาติมีความหนาแน่นอยู่ในช่วง 3,150 ถึง 3,530 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (มากกว่าน้ำกว่า 3 เท่า) และเพชรบริสุทธิ์มีค่าประมาณ 3,520 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร สำหรับแกรไฟต์นั้นแม้ว่าพันธะระหว่างอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงจะแข็งแรงกว่า ทว่าพันธะระหว่างระนาบที่ขนานกันนั้นอ่อนแอ ทำให้ระนาบสามารถเลื่อนผ่านกันได้ง่าย จึงทำให้แกรไฟต์อ่อนนุ่มกว่ามากเมื่อเทียบกับเพชร อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงของพันธะในระนาบทำให้แกรไฟต์ติดไฟได้ยากกว่า

เพชรถูกนำไปใช้ในหลากหลายวัตถุประสงค์ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยมเป็นพิเศษของวัสดุชนิดนี้ เพชรมีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดและมีค่าความเร็วของคลื่นเสียงสูงที่สุดในบรรดาวัสดุทั้งหมด อีกทั้งยังมีแรงยึดเกาะและแรงเสียดทานต่ำ รวมถึงมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ต่ำมาก ในด้านคุณสมบัติทางแสง เพชรมีความโปร่งใสตั้งแต่ช่วงอินฟราเรดไกล (far infrared) ไปจนถึงอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้น และมีค่าการกระจายของแสงสูง นอกจากนี้ เพชรยังมีความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก มีความเฉื่อยทางเคมี ไม่เกิดปฏิกิริยากับสารกัดกร่อนส่วนใหญ่ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพอย่างยอดเยี่ยม

 อุณหพลศาสตร์ 
thumb|แผนผังวัฏภาคสำหรับคาดการณ์ทางทฤษฎีของคาร์บอนสภาวะดุลยภาพของความดันและอุณหภูมิสำหรับการเปลี่ยนสถานะระหว่างแกรไฟต์และเพชรได้รับการยืนยันทั้งทางทฤษฎีและจากการทดลอง โดยค่าความดันสมดุลจะแปรผันตามอุณหภูมิอย่างเป็นเส้นตรง ตั้งแต่ประมาณ 1.7 กิกะปาสกาลที่อุณหภูมิ 0 เคลวิน ไปจนถึงประมาณ 12 กิกะปาสกาลที่อุณหภูมิ 5,000 เคลวิน (ซึ่งเป็นจุดร่วมสามของเพชร, แกรไฟต์ และของเหลว) อย่างไรก็ตาม สถานะของคาร์บอนดังกล่าวนี้สามารถคงอยู่ร่วมกันได้อย่างกว้างขวางบริเวณเส้นแห่งดุลยภาพนี้ ในที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐานซึ่งก็คือ 20 องศาเซลเซียส (293 เคลวิน) และความดันพื้นฐานที่ 1 บรรยากาศ (0.10 เมกะปาสกาล) สถานะที่เสถียรของคาร์บอนคือแกรไฟต์ ส่วนเพชรจัดเป็นสถานะกึ่งเสถียรซึ่งมีกำแพงพลังงานเชิงจลน์สูงที่อะตอมต้องเอาชนะเพื่อเปลี่ยนสู่สภาวะพลังงานต่ำกว่า ด้วยเหตุนี้ อัตราการเปลี่ยนจากเพชรเป็นแกรไฟต์จึงต่ำมาก โดยใช้เวลานับล้านถึงพันล้านปี อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงกว่า 4,500 เคลวิน เพชรจะเปลี่ยนเป็นแกรไฟต์อย่างรวดเร็ว และการทดลองพบว่า เมื่อมีน้ำ (H₂O) อยู่ร่วมด้วยเพชรจะผ่านสถานะคาร์บอนเชิงเส้นระหว่างกลางก่อนเปลี่ยนเป็นแกรไฟต์

การเปลี่ยนแปลงจากแกรไฟต์เป็นเพชรอย่างรวดเร็วนั้นจำเป็นต้องใช้ความดันที่สูงกว่าค่าสมดุลดุงกล่าวนี้เป็นอย่างมาก โดยที่อุณหภูมิ 2,000 เคลวินนั้นจะต้องใช้ความดันประมาณ 35 กิกะปาสกาล (ประมาณ 350,000 ความดันบรรยากาศมาตรฐาน)

เหนือจุดร่วมสามของแกรไฟต์–เพชร–คาร์บอนเหลว จุดหลอมเหลวของเพชรจะเพิ่มขึ้นอย่างเชื่องช้าตามความดันที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันสูงถึงระดับหลายร้อยกิกะปาสกาลแล้วนั้นจุดหลอมเหลวของเพชรจะลดลง ภายใต้ความดันสูงนั้นซิลิกอนและเจอร์เมเนียมจะมีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์แบบกลางตัว (body-centered cubic) ชนิด BC8 และมีการคาดการณ์ว่าคาร์บอนจะเปลี่ยนไปมีโครงสร้างที่คล้ายกันในสภาวะความดันสูง โดยที่อุณหภูมิ 0 เคลวินนั้นการเปลี่ยนแปลงนี้คาดว่าจะเกิดขึ้นที่ความดันประมาณ 1,100 กิกะปาสกาล

ผลการวิจัยที่เผยแพร่ในวารสารเนเจอร์ฟิสิกส์ (Nature Physics) เมื่อปี ค.ศ. 2010 ระบุว่าภายใต้สภาวะที่มีความดันและอุณหภูมิสูงยิ่งยวด (ประมาณ 10 ล้านบรรยากาศ หรือ 1 เทราปาสกาล และ 50,000 องศาเซลเซียส) เพชรสามารถหลอมละลายกลายเป็นของเหลวที่มีสมบัติเป็นโลหะได้ สภาวะที่รุนแรงเช่นนี้สามารถพบได้ภายในดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ เช่น ดาวเนปจูนและยูเรนัส ซึ่งมีองค์ประกอบเป็นคาร์บอนประมาณร้อยละ 10 และในทางทฤษฎีอาจมีมหาสมุทรของคาร์บอนเหลวอยู่ภายใน และเนื่องจากโลหะเหลวที่มีปริมาณมากก็สามารถส่งผลต่อสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ได้ ดังนั้นสิ่งนี้จึงอาจเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้ว่าเหตุใดขั้วดาวทางภูมิศาสตร์และขั้วแม่เหล็กของดาวเคราะห์ทั้งสองจึงไม่ตรงกัน

 โครงสร้างผลึก 
 
thumb|หน่วยเซลล์ (unit cell) ของเพชรที่แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างทรงสี่หน้า
โครงสร้างผลึกที่พบได้บ่อยที่สุดของเพชรเรียกว่าลูกบาศก์เพชร ซึ่งประกอบขึ้นจากหน่วยเซลล์ (unit cells) ที่เรียงซ้อนกัน (ดูภาพประกอบ) แม้ในภาพจะปรากฏอะตอมจำนวน 18 อะตอม แต่อะตอมที่อยู่ที่มุมของเซลล์หนึ่ง ๆ จะถูกใช้งานร่วมกันกับเซลล์หน่วยอื่นอีกเจ็ดเซลล์ และอะตอมที่อยู่กึ่งกลางของแต่ละหน้าเซลล์จะถูกใช้ร่วมกับอีกหนึ่งหน่วยเซลล์ ดังนั้น จำนวนอะตอมสุทธิที่แท้จริงในหนึ่งหน่วยเซลล์จะเท่ากับ 8 อะตอมRajendran V (2004). Materials science. Tata McGraw-Hill Pub. p. 2.16. ISBN 978-0-07-058369-6. ความยาวของแต่ละด้านของหน่วยเซลล์ ซึ่งแทนด้วยตัวแปร a มีค่าเท่ากับ 3.567 อังสตรอม

ระยะห่างระหว่างอะตอมที่ใกล้ที่สุดในโครงข่ายผลึกหรือที่เรียกว่าแลตทิซ (lattice) ของเพชรนั้นมีค่าเท่ากับ 1.732a/4 โดยที่ a คือค่าคงที่ของแลตทิซ ซึ่งโดยปกติจะแสดงค่าในหน่วยอังสตรอม โดยมีค่า a เท่ากับ 3.567 Å หรือ 0.3567 นาโนเมตร

แลตทิซผลึกแบบลูกบาศก์เพชรนั้นสามารถถูกมองได้ว่าเป็นแลตทิซแบบลูกบาศก์แบบกลางหน้า (face-centered cubic) สองชุดที่แทรกสอดกัน โดยชุดหนึ่งมีการเลื่อนตำแหน่งไป ¼ ส่วนของเส้นทแยงมุมของเซลล์ลูกบาศก์ หรืออาจมองเป็นแลตทิซเดียวที่มีอะตอมสองอะตอมต่อหนึ่งจุดแลตทิซ เมื่อมองจากทิศทางเชิงผลิกศาสตร์แบบ <1 1 1> แล้วนั้นโครงข่ายนี้จะประกอบด้วยชั้นที่เรียงตัวซ้ำกันในรูปแบบ ABCABC... นอกจากนี้เพชรยังสามารถจัดเรียงตัวในรูปแบบ ABAB... ได้เช่นกัน ซึ่งเรียกว่าผลึกเพชรหกเหลี่ยมหรือลอนส์เดไลต์ (lonsdaleite) แต่พบได้ไม่บ่อยนัก และจะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างจาคาร์บอนในรูปแบบของลูกบาศก์Bandosz TJ, Biggs MJ, Gubbins KE, Hattori Y, Iiyama T, Kaneko T, Pikunic J, Thomson K (2003). "Molecular models of porous carbons". In Radovic LR (ed.). Chemistry and physics of carbon. Vol. 28. Marcel Dekker. pp. 46–47. ISBN 978-0-8247-0987-7.

 ลักษณะผลึก 
thumb|หนึ่งในหน้าของผลึกเพชรทรงแปดหน้า (octahedral) ที่ยังไม่ได้เจียระไน แสดงให้เห็นร่องลึกสามเหลี่ยม (trigon) ซึ่งอาจมีลักษณะนูนขึ้นหรือลึกลง โดยเกิดจากการกัดกร่อนทางเคมีตามธรรมชาติเพชรส่วนใหญ่มักปรากฏอยูในรูปแบบลักษณะสมบูรณ์ (euhedral) หรือทรงแปดหน้าแบบกลมมน รวมถึงรูปแบบผลึกแฝดของทรงแปดหน้าซึ่งเรียกว่ามาเคิล (macle) เนื่องจากโครงสร้างผลึกของเพชรมีการจัดเรียงอะตอมในแบบลูกบาศก์ จึงสามารถมีเหลี่ยมมุมที่เป็นไปตามรูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ เช่น ลูกบาศก์, ทรงแปดหน้า, รอมบิโกซิโดเดคาฮีดรอน (rhombicosidodecahedron), เตตราคิสเฮกซาฮีดรอน (tetrakis hexahedron) หรือดิสไดยากิสโดเดคาฮีดรอน (disdyakis dodecahedron) ผลึกเพชรอาจมีขอบที่มนและไม่เด่นชัดหรือมีรูปร่างยาวเรียว เพชร (โดยเฉพาะที่มีผิวผลึกโค้งมน) มักถูกพบว่ามีสารเคลือบผิวที่เรียกว่านิฟ (nyf) ซึ่งมีลักษณะทึบแสงคล้ายยางเหนียว

เพชรบางชนิดมีเส้นใยทึบแสงอยู่ภายใน โดยจะถูกเรียกว่า opaque หากเส้นใยเหล่านั้นเจริญเติบโตจากสารตั้งต้นผลึกใส หรือจะถูกเรียกว่า fibrous หากเส้นใยนั้นแผ่กระจายไปทั่วทั้งผลึก สีของเพชรชนิดนี้มีตั้งแต่เหลือง, เขียว ไปจนถึงเทา และบางครั้งมีสิ่งเจือปนลักษณะคล้ายเมฆสีขาวถึงเทา รูปร่างที่พบได้บ่อยที่สุดคือทรงลูกบาศก์ (cuboidal) แต่อาจพบในรูปแบบทรงแปดหน้า (octahedra), ทรงสิบสองหน้า (dodecahedra), มาเคิล หรือรูปแบบผสมอื่น ๆ โครงสร้างของเพชรประเภทนี้เป็นผลมาจากสิ่งเจือปนจำนวนมากซึ่งมีขนาดอยู่ในช่วง 1 ถึง 5 ไมครอน เป็นไปได้ว่าเพชรเหล่านี้อาจจะก่อตัวขึ้นในแมกมาคิมเบอร์ไลต์ (kimberlite) และดูดซับสารระเหยจากสิ่งแวดล้อมในกระบวนการนั้น

นอกจากนี้เพชรยังสามารถก่อตัวเป็นกลุ่มรวมหลายผลึก (polycrystalline aggregates) ได้อีกด้วย ซึ่งได้มีความพยายามในการจัดจำแนกเพชรชนิดนี้ออกเป็นกลุ่มต่าง ๆ โดยใช้ชื่อเช่นบอร์ต (boart), บัลลัส (ballas), สตูวาร์ไทต์ (stewartite) และเฟรมีไซต์ (framesite) อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีเกณฑ์การจำแนกใดที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย คาร์บอนาโด (Carbonado) เป็นประเภทหนึ่งของเพชรหลายผลึกที่ซึ่งเม็ดเพชรขนาดเล็กถูกเชื่อมประสานกันด้วยกระบวนการเผาผนึก (การหลอมรวมโดยไม่หลอมเหลว โดยใชัความร้อนและความดัน) มีลักษณะเป็นสีดำและแข็งแกร่งกว่าเพชรผลึกเดี่ยว ปัจจุบันยังไม่เคยพบคาร์บอนาโดในหินภูเขาไฟ และแม้จะมีทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดของมัน ซึ่งรวมถึงการก่อตัวในดาวฤกษ์ แต่ยังคงไม่มีข้อสรุปที่ชัดเจน

 เชิงกล 
 ความแข็ง 
thumb|ความแข็งอย่างยิ่งของเพชรในทิศทางการเรียงตัวของผลึกในบางทิศทางได้ทำให้มันมีประโยชน์อย่างมากในวิทยาศาสตร์วัสดุ ตัวอย่างเช่น เพชรทรงพีระมิดที่ฝังอยู่บนพื้นผิวของส่วนที่ถูกใช้งานของเครื่องทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส (Vickers hardness tester)เพชรเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดตามมาตราโมสในเชิงคุณภาพ (qualitative Mohs scale) ในการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ส (Vickers hardness test) ซึ่งเป็นการทดสอบในเชิงปริมาณ (quantitative) นั้นตัวอย่างวัสดุจะถูกกดด้วยวัตถุทรงพีระมิดที่มีขนาดมาตรฐานภายใต้แรงที่กำหนดโดยใช้ผลึกเพชรเป็นหัวกดเพื่อให้สามารถทดสอบวัสดุได้หลากหลายชนิด จากขนาดของรอยกดที่เกิดขึ้นนั้นจะสามารถคำนวณค่าความแข็งแบบวิคเกอร์สของวัสดุนั้นได้ ความแข็งอันมหาศาลของเพชรเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุอื่นเป็นสิ่งที่มนุษย์รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณจึงเป็นที่มาของชื่อ "เพชร" อย่างไรก็ตาม ความแข็งของเพชรไม่ได้หมายความว่ามันจะแข็งอย่างไม่มีที่สิ้นสุด หรือทำลายไม่ได้ หรือไม่สามารถเกิดรอยขีดข่วนได้ เพราะในความเป็นจริงแล้วนั้นเพชรสามารถถูกขีดข่วนได้โดยเพชรชิ้นอื่น และสามารถสึกหรอได้เมื่อใช้งานเป็นเวลานาน แม้กระทั่งกับวัสดุที่อ่อนกว่าอย่างเช่นแผ่นเสียงไวนิล

ความแข็งของเพชรนั้นขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์, ความสมบูรณ์ของผลึก และทิศทางการเรียงตัวของผลึก โดยเพชรที่มีความบริสุทธิ์สูง, ปราศจากตำหนิ และจัดเรียงในทิศทาง <111> (ซึ่งเป็นแนวทแยงที่ยาวที่สุดของแลตทิซผลึกลูกบาศก์ของเพชร) จะมีความแข็งสูงที่สุด ดังนั้น แม้ว่าบางครั้งเพชรบางชนิดอาจถูกขีดข่วนได้ด้วยวัสดุอื่น เช่น โบรอนไนไตรด์ แต่เพชรที่แข็งที่สุดจะสามารถถูกขีดข่วนได้เฉพาะกับเพชรด้วยกันเองหรือกลุ่มผลึกเพชรระดับนาโนเท่านั้น

ความแข็งของเพชรเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เพชรเหมาะสมสำหรับการใช้เป็นอัญมณีหรือรัตนชาติ ด้วยคุณสมบัติที่จะถูกขีดข่วนได้เฉพาะเพชรด้วยกันเท่านั้น เพชรจึงสามารถรักษาความเงางามของพื้นผิวได้อย่างยอดเยี่ยม แตกต่างจากรัตนชาติอื่นหลายชนิด เพชรมีความทนทานต่อรอยขีดข่วนสูงจึงทำให้เหมาะสมสำหรับการสวมใส่ในชีวิตประจำวัน ซึ่งอาจเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เพชรได้รับความนิยมอย่างสูงในฐานะรัตนชาติของแหวนหมั้นหรือแหวนแต่งงานที่มักถูกสวมใส่เป็นประจำทุกวัน

เพชรธรรมชาติที่มีความแข็งที่สุดส่วนใหญ่นั้นมาจากแหล่งเพชรในโคเพตันและบิงการาในพื้นที่นิวอิงแลนด์ รัฐนิวเซาท์เวลส์ ประเทศออสเตรเลีย ซึ่งเพชรจากแหล่งเหล่านี้มักมีขนาดเล็ก เป็นผลึกทรงแปดหน้าที่สมบูรณ์ไปจนถึงกึ่งสมบูรณ์ และมักถูกใช้ในการขัดเกลาเพชรชิ้นอื่น ความแข็งของเพชรเหล่านี้เกี่ยวข้องกับลักษณะการเติบโตของผลึก ซึ่งเป็นการเติบโตของผลึกแบบขั้นตอนเดียว (single-stage crystal growth) ในขณะที่เพชรจากแหล่งอื่นส่วนใหญ่นั้นจะแสดงหลักฐานของการเติบโตหลายขั้นตอน ซึ่งทำให้เกิดสิ่งตกค้าง ข้อบกพร่อง และระนาบที่ผิดปกติภายในแลตทิซของผลึก ซึ่งส่งผลต่อความแข็งโดยรวม อย่างไรก็ตาม เราสามารถนำเพชรทั่วไปเข้าสู่กระบวนการที่ใช้แรงดันและอุณหภูมิสูงร่วมกันเพื่อสร้างเพชรที่มีความแข็งยิ่งกว่าเพชรที่ใช้เป็นมาตรฐานในการวัดความแข็งได้

เพชรสามารถตัดแห้วได้ แต่ความสามารถนี้ไม่สามารถยืนยันได้อย่างแน่ชัดเสมอไปว่าเกิดจากเพชร เนื่องจากวัสดุอื่น เช่น ควอตซ์ ซึ่งมีค่าความแข็งสูงกว่าแก้วในมาตราโมสก็สามารถตัดแก้วได้เช่นกัน เพชรสามารถขีดข่วนเพชรด้วยกันเองได้ แต่ก็อาจทำให้เพชรทั้งสองชิ้นเกิดความเสียหายได้เช่นกัน การทดสอบความแข็งเช่นนี้จึงไม่นิยมนำมาใช้ในอัญมณีศาสตร์เชิงปฏิบัติเพราะอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ เนื่องด้วยความแข็งและมูลค่าที่สูงของเพชร เพชรจึงมักถูกขัดเงาอย่างเชื่องช้า ด้วยเทคนิคดั้งเดิมที่พิถีพิถันและใส่ใจในรายละเอียดมากกว่าอัญมณีชนิดอื่น ส่งผลให้ได้เหลี่ยมเพชรที่เรียบเป็นพิเศษ เงางาม และมีขอบเหลี่ยมคมอย่างเด่นชัด นอกจากนี้เพชรยังมีค่าดัชนีหักเหของแสงที่สูงมากและมีค่าการกระจายแสงที่ค่อนข้างสูง ซึ่งเมื่อนำมารวมกันจะส่งผลอย่างมากต่อรูปลักษณ์โดยรวมของเพชรที่ถูกเจียระไน ด้วยเหตุนี้ ช่างเจียระไนเพชร (diamantaire) ส่วนใหญ่จึงยังคงพึ่งพาทักษะและประสบการณ์ในการใช้แว่นขยายลูป (loupe) เพื่อระบุเพชรด้วยตาเปล่า

 ความเหนียว 
คุณสมบัติเชิงกลที่เกี่ยวข้องกับความแข็งอย่างหนึ่งคือความเหนียว (toughness) ซึ่งหมายถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานการแตกหักจากแรงกระแทกอย่างรุนแรง ความเหนียวของเพชรธรรมชาติถูกวัดได้อยู่ที่ 50–65 MPa·m1⁄2 ซึ่งถือว่าสูงเมื่อเทียบกับวัสดุเซรามิกชนิดอื่น แต่ยังถือว่าต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุวิศวกรรมทั่วไป เช่น โลหะผสมทางวิศวกรรมซึ่งมักมีค่าความเหนียวเกินกว่า 80 MPa·m1⁄2 และเช่นเดียวกับวัสดุชนิดอื่นนั้นรูปร่างโดยรวมของเพชรในระดับมหภาคก็มีส่วนช่วยในการต้านทานการแตกหักด้วย นอกจากนี้ เพชรยังมีระนาบการแตก (cleavage plane) อีกด้วย ฉะนั้นมันจึงเปราะบางในบางทิศทางมากกว่าทิศทางอื่น ซึ่งคุณสมบัตินี้เป็นสิ่งที่ช่างเจียระไนเพชรใช้เพื่อแยกเพชรออกก่อนการเจียระไน และสำหรับเพชรสังเคราะห์ในอุตสาหกรรม "ค่าความเหนียวต่อแรงกระแทก" (impact toughness)  ถือเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักเพื่อประเมินคุณภาพของเพชรเหล่านั้น

 กำลังคราก 
เพชรมีค่าความทนแรงอัดคราก (Compressive yield strength) อยู่ที่ 130–140 GPa ซึ่งเป็นค่าที่สูงอย่างยิ่ง คุณสมบัตินี้ร่วมกับความแข็งและความโปร่งใสของเพชรจึงได้ทำให้เซลล์ทั่งเพชร กลายเป็นเครื่องมือหลักในการทดลองภายใต้ความดันสูง โดยสามารถสร้างแรงดันได้ถึง 600 GPa และคาดว่าแรงดันที่สูงกว่านี้อาจเป็นไปได้หากใช้เพชรแบบผลึกนาโน (nanocrystalline diamond) ในการผลิต

 ความยืดหยุ่นและความแข็งแรงดึง 
โดยทั่วไปแล้วนั้นการพยายามเปลี่ยนรูปผลึกเพชรก้อนใหญ่ด้วยแรงดึงหรือการบิดงอมักจะนำไปสู่การแตกร้าวแบบเปราะ อย่างไรก็ตาม เมื่อเพชรผลึกเดี่ยวอยู่ในรูปของเส้นลวดหรือเข็มขนาดไมโคร/นาโน (มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100–300 นาโนเมตร และยาวระดับไมโครเมตร) จะสามารถยืดตัวแบบยืดหยุ่นได้ถึง 9–10 เปอร์เซ็นต์ของความเค้นดึงโดยไม่เกิดความเสียหาย โดยมีความเค้นดึงเฉพาะที่สูงสุดอยู่ที่ประมาณ 89–98 GPa ซึ่งใกล้เคียงกับขีดจำกัดทางทฤษฎีของวัสดุนี้มาก

 การนำไฟฟ้า 
การใช้งานเฉพาะทางรูปแบบอื่นนั้นมีอยู่หรือกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา เช่น การใช้เพชรเป็นสารกึ่งตัวนำ: เพชรสีน้ำเงินบางชนิดสามารถนำไฟฟ้าได้โดยธรรมชาติ ซึ่งตรงข้ามกับเพชรทั่วไปที่เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีมาก ความสามารถในการนำไฟฟ้าและสีฟ้าหรือน้ำเงินของเพชรเหล่านี้มีต้นกำเนิดจากการเจือปนโดยโบรอน โดยอะตอมของโบรอนจะเข้ามาแทนที่อะตอมของคาร์บอนในแลตทิซของผลึกเพชร ซึ่งก่อให้เกิดรูโหว่ขึ้นในแถบวาเลนซ์

การนำไฟฟ้าในระดับสูงมักพบได้ในเพชรที่ไม่ได้ผ่านการโด๊ป ซึ่งก่อตัวขึ้นมาด้วยกระบวนการตกสะสมไอสารเคมี (CVD) คุณสมบัติการนำไฟฟ้าเช่นนี้เกี่ยวข้องกับสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนซึ่งถูกดูดซับที่ผิวของเพชร และสามารถถูกกำจัดออกได้โดยการอบอ่อน (annealing) หรือการบำบัดพื้นผิวด้วยวิธีการอื่น

เข็มเพชรขนาดเล็กสามารถนำไปปรับค่าช่องว่างพลังงาน (band gap) จากค่าปกติที่ประมาณ 5.6 อิเล็กตรอนโวลต์ให้เหลือใกล้กับศูนย์ได้โดยการเปลี่ยนแปลงรูปร่างทางกลอย่างเฉพาะเจาะจง

แผ่นเวเฟอร์เพชรความบริสุทธิ์สูงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เซนติเมตรจะแสดงคุณสมบัติเป็นฉนวนสมบูรณ์ในทิศทางหนึ่ง และเป็นสื่อนำไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ในอีกทิศทางหนึ่ง ซึ่งเปิดโอกาสในการนำมาใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลเชิงควอนตัม วัสดุนี้มีปริมาณไนโตรเจนเพียง 3 ส่วนในล้านส่วน และถูกสังเคราะห์ขึ้นบนสารตั้งต้นที่มีลักษณะเป็นขั้นบันได ซึ่งช่วยป้องกันการแตกร้าวIrving M (April 28, 2022). "Two-inch diamond wafers could store a billion Blu-Ray's worth of data". New Atlas. Retrieved April 29, 2022.

 คุณสมบัติพื้นผิว 
เพชรมีคุณสมบัติตามธรรมชาติเป็นไลโปฟิลิกและไฮโดรโฟบิก ซึ่งหมายความว่าพื้นผิวของเพชรไม่สามารถถูกทำให้เปียกน้ำได้ แต่สามารถถูกทำให้เปียกและเกาะติดด้วยน้ำมันได้อย่างง่ายดาย คุณสมบัตินี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการสกัดเพชรโดยใช้น้ำมันในกระบวนการผลิตเพชรสังเคราะห์ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพื้นผิวของเพชรถูกปรับเปลี่ยนทางเคมีด้วยไอออนบางชนิด คาดว่าจะทำให้เพชรมีความเป็นไฮโดรฟิลิกสูงจนสามารถคงสภาพชั้นของน้ำแข็งได้หลายชั้นที่อุณหภูมิร่างกายมนุษย์

พื้นผิวของเพชรจะถูกออกซิไดซ์บางส่วนตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถลดสภาพออกซิไดซ์นี้ได้ด้วยการอบด้วยความร้อนภายใต้กระแสไฮโดรเจน กล่าวคือ การอบด้วยความร้อนจะช่วยขจัดกลุ่มฟังก์ชันที่มีออกซิเจนบางส่วนออกไป อย่างไรก็ตาม โครงสร้างของเพชร (sp³C) จะไม่เสถียรเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง (มากกว่า 400 °C หรือ 752 °F) ภายใต้ความดันบรรยากาศ โดยโครงสร้างจะค่อยจะเปลี่ยนเป็น sp²C อย่างเชื่องช้าเมื่ออุณหภูมิสูงเกินจุดนี้ ดังนั้น การลดสภาพออกซิไดซ์ของเพชรจึงควรทำที่อุณหภูมิต่ำกว่าค่านี้

 เสถียรภาพทางเคมี 
ภายใต้อุณหภูมิห้อง เพชรจะไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ กับตัวทำปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งรวมถึงกรดและด่างที่รุนแรงชนิดต่าง ๆ

ในบรรยากาศที่มีเพียงออกซิเจนบริสุทธิ์นั้นเพชรจะมีจุดติดไฟอยู่ในช่วง 690 °C (1,274 °F) ถึง 840 °C (1,540 °F); โดยผลึกขนาดเล็กจะติดไฟได้ง่ายกว่า เมื่อได้รับความร้อนเพชรจะเปลี่ยนจากสีแดงไปเป็นสีขาว และเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีฟ้าอ่อน และจะยังคงเผาไหม้ต่อแม้จะนำแหล่งความร้อนออกไปแล้วก็ตาม ในทางตรงข้าม ในสภาพอากาศปกตินั้นการเผาไหม้จะหยุดลงทันทีเมื่อแหล่งความร้อนถูกนำออก เพราะออกซิเจนในอากาศจะถูกเจือจางด้วยไนโตรเจน เพชรใสที่ไม่มีตำหนิจะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมด ส่วนสิ่งเจือปนจะเหลือเป็นขี้เถ้าBauer M (2012). Precious Stones. Vol. 1. Dover Publications. pp. 115–117. ISBN 978-0-486-15125-0. ความร้อนที่เกิดจากการเจียระไนเพชรจะไม่ส่งผลให้เพชรติดไฟ และไฟแช็กสำหรับจุดบุหรี่ก็ไม่สามารถจุดไฟเพชรจนเกิดการเผาไหม้ได้เช่นกัน แต่ไฟจากเหตุเพลิงไหม้ในบ้านหรือเปลวไฟจากหัวเป่าโลหะนั้นสามารถทำให้เพชรติดไฟได้ ช่างอัญมณีจึงต้องระมัดระวังขณะหลอมโลหะจากแหวนเพชร

ผงเพชรที่มีขนาดเม็ดที่เหมาะสม (ประมาณ 50 ไมครอน) จะเผาไหม้เป็นประกายไฟพวยพุ่งออกมาหลังจากที่ติดไฟด้วยเปลวไฟ ดังนั้นจึงสามารถเตรียมส่วนผสมของดอกไม้ไฟที่ใช้ผงเพชรสังเคราะห์เป็นพื้นฐานได้ ประกายไฟที่ได้จะมีสีแดง-ส้มคล้ายส่วนผสมจากถ่านไม้ แต่มีแนวการพุ่งเป็นเส้นตรงมากกว่า ซึ่งอธิบายได้จากความหนาแน่นสูงของเพชร นอกจากนี้ เพชรยังสามารถทำปฏิกิริยากับก๊าซฟลูออรีนเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 700 °C (1,292 °F)

 สี 

thumb|เพชรสีน้ำตาล ณ พิพิธภัณฑ์ทางประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติสหรัฐอเมริกาในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี.
thumb|เพชรโฮปคือเพชรสีที่มีชื่อเสียงที่สุดเพชรมีช่องว่างพลังงานที่กว้างที่ 5.5 eV ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นรังสีอัลตราไวโอเลตลึกที่ 225 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าเพชรบริสุทธิ์ควรส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้และปรากฏเป็นผลึกใสไม่มีสี สีในเพชรนั้นเกิดจากข้อบกพร่องในแลตทิซของผลึกและสิ่งเจือปน ซึ่งแลตทิซผลึกของเพชรนั้นมีความแข็งแรงเป็นพิเศษ และมีเพียงอะตอมของไนโตรเจน โบรอน และไฮโดรเจนเท่านั้นที่สามารถแทรกตัวเข้าสู่เพชรในระหว่างการเจริญเติบโตได้ในระดับความเข้มข้นที่มีนัยสำคัญ (สูงถึงระดับอะตอมเปอร์เซ็นต์) โลหะทรานซิชันอย่างนิกเกิลและโคบอลต์ซึ่งมักถูกใช้ในการสร้างเพชรสังเคราะห์ด้วยเทคนิคแรงดันและอุณหภูมิสูงนั้นสามารถพบได้ในเพชรในรูปอะตอมเดี่ยว โดยที่นิกเกิลมีความเข้มข้นสูงสุดอยู่ที่ 0.01% และโคบอลต์ในปริมาณที่น้อยกว่า อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าธาตุใด ๆ ก็สามารถแทรกลงในเพชรได้โดยใช้การฝังประจุ (ion implantation)

ไนโตรเจนเป็นสิ่งเจือปนที่พบได้บ่อยที่สุดในเพชรอัญมณี และเป็นสาเหตุหลักของสีเหลืองและสีน้ำตาลในเพชร ขณะที่โบรอนเป็นตัวการที่ทำให้เพชรมีสีฟ้า นอกจากนี้สีของเพชรยังสามารถเกิดได้จากอีกสองแหล่ง ได้แก่ การแผ่รังสี (มักเป็นอนุภาคแอลฟา) ซึ่งก่อให้เกิดสีเขียวในเพชร และการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก (plastic deformation) ในแลตทิซของผลึกเพชร ซึ่งเป็นสาเหตุของสีในเพชรสีน้ำตาลบางชนิด และอาจรวมถึงสีชมพูและสีแดงด้วย หากเรึยงลำดับตามความหายากแล้วนั้นเพชรสีเหลืองพบได้บ่อยที่สุด รองลงมาคือสีน้ำตาล ไร้สี สีฟ้า สีเขียว สีดำ สีชมพู สีส้ม สีม่วง และสีแดง เพชร "สีดำ" หรือที่เรียกว่าคาร์โบนาโดนั้นแท้จริงแล้วไม่ใช่สีดำโดยธรรมชาติ แต่มีสิ่งเจือปนสีเข้มจำนวนมากแทรกอยู่ภายใน ทำให้ดูมืดทึบ เพชรสีมีสีขึ้นมาได้เนื่องจากสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องในตัวแลตทิซของผลึก ในขณะที่เพชรบริสุทธิ์หรือเกือบบริสุทธิ์จะโปร่งใสและไม่มีสี โดยทั่วไปนั้นสิ่งเจือปนในเพชรมักจะเข้ามาแทนที่อะตอมของคาร์บอนในแลตทิซ ซึ่งเรียกว่าตำหนิคาร์บอน (carbon flaw) สิ่งเจือปนที่พบบ่อยที่สุดคือไนโตรเจน ซึ่งก่อให้เกิดสีเหลืองในระดับต่าง ๆ ตั้งแต่จางจนถึงเข้ม ขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มข้นของไนโตรเจน สถาบันอัญมณีวิทยาแห่งอเมริกา (Gemological Institute of America: GIA) ได้ทำการจัดประเภทเพชรสีเหลืองและน้ำตาลที่มีความอิ่มตัวของสีในระดับต่ำให้อยู่ในกลุ่มเพชรสีปกติ และใช้มาตราสีตั้งแต่ “D” (ไร้สี) ไปจนถึง “Z” (เหลืองจาง) สำหรับเพชรสีเหลืองที่มีความอิ่มตัวของสีสูง หรือเพชรที่มีสีอื่น เช่น สีชมพูหรือสีฟ้า จะถูกจัดเป็นเพชรสีแฟนซี (fancy colored diamonds) และใช้เกณฑ์การจัดอันดับอีกระบบหนึ่งที่แยกจากกัน

ในปี ค.ศ. 2008 เพชรวิตเติลสบาค (Wittelsbach diamond) ซึ่งเป็นเพชรสีน้ำเงินขนาด 35.56 กะรัต (7.112 กรัม) ที่เคยเป็นสมบัติของพระมหากษัตริย์แห่งสเปนได้ถูกประมูลไปในราคากว่า 24 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ที่งานประมูลของคริสตีส์ (Christie's) ต่อมาในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009 เพชรสีน้ำเงินขนาด 7.03 กะรัต (1.406 กรัม) ได้สร้างสถิติราคาต่อกะรัตสูงที่สุดที่เคยจ่ายเพื่อซื้อเพชร ซึ่งถูกขายในการประมูลด้วยมูลค่า 10.5 ล้านฟรังก์สวิส (6.97 ล้านยูโร หรือประมาณ 9.5 ล้านดอลลาร์สหรัฐในขณะนั้น) อย่างไรก็ตาม สถิติดังกล่าวได้ถูกทำลายลงในปีเดียวกันเมื่อเพชรสีชมพูสดขนาด 5 กะรัต (1.0 กรัม) ถูกขายไปในราคา 10.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐที่ฮ่องกงเมื่อวันที่ 1 ธันวาคม ค.ศ. 2009

 ความบริสุทธิ์ 
ความบริสุทธิ์ (Clarity) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบ 4 ประการ หรือที่เรียกว่า 4C ได้แก่ สี (Color), ความบริสุทธิ์ (Clarity), การเจียระไน (Cut) และน้ำหนักกะรัต (Carat Weight) ซึ่งใช้ในการประเมินคุณภาพของเพชร สถาบันอัญมณีวิทยาแห่งอเมริกาได้พัฒนาการจัดระดับความบริสุทธิ์ของเพชรจำนวน 11 ระดับ เพื่อใช้กำหนดมูลค่าในการจำหน่าย โดยระดับความบริสุทธิ์ของทางสถาบันแห่งนี้นั้นเริ่มตั้งแต่ Flawless (FL) หรือไร้ตำหนิสมบูรณ์ จนถึง Included (I) หรือมีตำหนิอย่างเห็นได้ชัด โดยมีระดับที่อยู่ระหว่างนั้นซึ่งได้แก่ Internally Flawless (IF), Very Very Slightly Included (VVS), Very Slightly Included (VS) และ Slightly Included (SI) ตำหนิหรือสิ่งเจือปนในเพชรธรรมชาติมักเกิดจากแร่ธาตุและออกไซด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ การจัดระดับความบริสุทธิ์นั้นขึ้นอยู่กับสี ขนาด ตำแหน่ง และปริมาณของตำหนิที่สามารถมองเห็นได้ภายใต้แว่นขยายขนาด 10 เท่า ตำหนิภายในเพชรสามารถตรวจพบและประเมินได้ด้วยวิธีทางแสง โดยกระบวนการนี้จะประกอบด้วยการถ่ายภาพก่อนการแก้ตำหนิ การระบุตำแหน่งของตำหนิที่จะนำออก และสุดท้ายคือการลบเหลี่ยมเพชรและกำจัดตำหนินั้นออก

 การเรืองแสง 
thumb|สร้อยคอเพชรหยาบภายใต้แสงยูวี (บน) และแสงปกติ (ล่าง)เพชรธรรมชาติราว 25% ถึง 35% แสดงคุณสมบัติการเรืองแสงในระดับหนึ่งเมื่อถูกตรวจสอบภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตคลื่นยาวที่มองไม่เห็น หรือภายใต้แหล่งรังสีพลังงานสูง เช่น รังสีเอกซ์และเลเซอร์ ทั้งนี้แสงจากหลอดไส้จะไม่กระตุ้นให้เพชรเกิดการเรืองแสง เพชรสามารถเรืองแสงออกมาในหลากหลายสี เช่น สีฟ้า (พบมากที่สุด), สีส้ม, สีเหลือง, สีขาว, สีเขียว และในบางกรณีที่พบได้น้อยมากนั้นอาจมีสีแดงหรือสีม่วง แม้ว่ากลไกที่แท้จริงของการเรืองแสงนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่เชื่อว่าสาเหตุหนึ่งอาจเกิดจากความแปรผันในโครงสร้างอะตอมของเพชร เช่นจำนวนของอะตอนไนโตรเจนที่มีอยู่ภายในโครงผลึก

 การนำความร้อน 
การระบุเอกลักษณ์ของเพชรนั้นสามารถระบุได้จากการนำความร้อนที่สูงมาก (900–2320 วัตต์·เมตร⁻¹·เคลวิน⁻¹)  อีกทั้งค่าดรรชนีการหักเหของแสงที่สูงก็สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ยังมีวัสดุอื่นที่มีค่าดรรชนีการหักเหของแสงที่ใกล้เคียงกัน

 ธรณีวิทยา 
เพชรเป็นแร่ที่พบเจอได้อย่างยากยิ่ง โดยมีความเข้มข้นในหินต้นกำเนิดเพียงไม่เกินส่วนในพันล้านส่วน (parts per billion) เท่านั้น ก่อนศตวรรษที่ 20 เพชรส่วนใหญ่ถูกค้นพบในแหล่งสะสมตะกอนน้ำหลาก (alluvial deposit) นอกจากนี้ยังสามารถพบเพชรที่หลุดลอยได้ตามแนวชายฝั่งทั้งในปัจจุบันและในอดีต ซึ่งเพชรมักจะสะสมตัวตามแนวชายฝั่งเนื่องจากขนาดและความหนาแน่นของมัน:149 อย่างไรก็ตาม การค้นพบเพชรในตะกอนน้ำแข็ง (glacial till) เช่นในรัฐวิสคอนซินและอินดีแอนาของสหรัฐอเมริกานั้นถือว่าพบได้น้อยมาก และแหล่งเหล่านี้ไม่มีคุณภาพในเชิงพาณิชย์:19 แหล่งสะสมประเภทนี้ล้วนมีต้นกำเนิดจากการผุพังของมวลหินอัคนีแทรกซอนเฉพาะจุดซึ่งเพชรเหล่านั้นได้ถูกพัดพาออกไปด้วยลมหรือน้ำ

เพชรส่วนใหญ่นั้นมีต้นกำเนิดจากเนื้อโลก และเนื้อหาในส่วนนี้จะกล่าวถึงเพชรจากแหล่งดังกล่าวเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ยังคงมีแหล่งกำเนิดเพชรจากกระบวนการอื่นอีกด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น กลุ่มหินเปลือกโลกบางส่วน หรือที่เรียกว่าศิลาภูมิประเทศ (terrane) นั้นอาจถูกฝังลึกลงไปในขณะที่เปลือกโลกหนาขึ้นจนได้ประสบกับกระบวนการแปรสภาพภายใต้ความดันสูงยิ่งยวด (ultra-high-pressure metamorphism) ซึ่งก่อให้เกิดเพชรระดับไมโครที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในหินโดยไม่แสดงหลักฐานของการเคลื่อนย้ายผ่านแมกมา นอกจากนี้ เมื่ออุกกาบาตพุ่งชนพื้นผิวโลก แรงกระแทกนั้นสามารถสร้างอุณหภูมิและความดันสูงเพียงพอที่จะก่อให้เกิดเพชรระดับไมโครและเพชรระดับนาโนได้ เพชรไมโครชนิดที่เกิดจากแรงกระแทกนี้ยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ถึงหลุมอุกกาบาตยุคโบราณได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น โครงสร้างหลุมอุกกาบาตโปปิไก (Popigai impact structure) ในประเทศรัสเซียนั้นอาจเป็นแหล่งเพชรที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยคาดว่ามีปริมาณเพชรหลายล้านล้านกะรัต ซึ่งเกิดจากการพุ่งชนของดาวเคราะห์น้อย

ความเข้าใจผิดที่พบได้บ่อยคือเพชรเกิดจากการบีบอัดอย่างสูงของถ่านหิน อย่างไรก็ตาม ความจริงคือถ่านหินเกิดจากซากพืชในยุคดึกดำบรรพ์ที่ถูกฝังอยู่ใต้ดิน ในขณะที่เพชรส่วนใหญ่ที่ผ่านการวิเคราะห์อายุนั้นมีอายุมากกว่าพืชบกชุดแรกอย่างมาก แม้ว่าเพชรอาจสามารถก่อตัวจากถ่านหินในเขตมุดตัวของเปลือกโลก (subduction zones) ได้ แต่เพชรที่เกิดจากกระบวนการนี้ถือว่าหาได้ยาก และแหล่งคาร์บอนที่เป็นต้นกำเนิดของเพชรในกรณีนี้มักเป็นหินคาร์บอเนตและคาร์บอนอินทรีย์ในตะกอนมากกว่าถ่านหิน

 การกระจายตัวบนพื้นผิว 
thumb|ภาพมณฑลทางธรณีวิทยาของโลก โดยพื้นที่สีชมพูและส้มคือหินฐานทวีปและลาน ซึ่งประกอบกันเป็นหินฐานธรณี
เพชรไม่ได้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวโลก โดยกฎทั่วไปที่เรียกว่า "กฎของคลิฟฟอร์ด" (Clifford's rule) ได้ระบุไว้ว่าเพชรมักพบในหินคิมเบอร์ไลต์ (kimberlite) ที่อยู่ในบริเวณที่เก่าแก่ที่สุดของหินฐานธรณี ซึ่งเป็นแกนกลางที่มีเสถียรภาพของทวีป และมักมีอายุไม่ต่ำกว่า 2,500 ล้านปีPohl WL (2011). Economic Geology: Principles and Practice. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-9486-3. อย่างไรก็ตามได้มีข้อยกเว้น ตัวอย่างเช่น เหมืองเพชรอาร์ไกล์ (Argyle diamond mine) ในประเทศออสเตรเลีย ซึ่งเป็นแหล่งผลิตเพชรที่มีน้ำหนักรวมสูงที่สุดในโลก ตั้งอยู่ในแนวเปลือกโลกเคลื่อนที่ หรือที่เรียกว่าแนวเทือกเขา (orogenic belt) ซึ่งเป็นบริเวณที่ล้อมรอบหินฐานธรณีส่วนกลางและเคยประสบกับกระบวนการแปรสัณฐานแบบบีบอัด โดยแหล่งของเพชรเหล่านี้ไม่ได้อยู่ในหินคิมเบอร์ไลต์ แต่เป็นหินแลมโพรไอต์ (lamproite) ทั้งนี้ ยังพบแลมโพรไอต์ที่มีเพชรแต่ไม่สามารถทำเหมืองเชองเศรษฐกิจได้ในสหรัฐอเมริกา, อินเดีย และออสเตรเลียเช่นกัน นอกจากนี้ ยังพบเพชรในแนววาวาของมณฑลสุพีเรียร์ (Superior province)ในแคนาดา และมีการค้นพบเพชรไมโครในแนวเกาะภูเขาไฟของประเทศญี่ปุ่น โดยพบอยู่ในหินชนิดหนึ่งที่เรียกว่าแลมโพรไฟร์ (lamprophyre)

หินคิมเบอร์ไลต์นั้นสามารถพบได้ในแนวพนัง (dike) และแนวพนังแทรกชั้น (sill) ที่แคบเพียง 1 ถึง 4 เมตร รวมถึงในแนวลำภูเขาไฟ (pipe) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ประมาณ 75 เมตรจนถึง 1.5 กิโลเมตร หินคิมเบอร์ไลต์สดนั้นมีสีเขียวอมฟ้าหรือเทาอมเขียว แต่เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและแตกสลายอย่างรวดเร็วKjarsgaard BA (2007). "Kimberlite pipe models: significance for exploration" (PDF). In Milkereit B (ed.). Proceedings of Exploration 07: Fifth Decennial International Conference on Mineral Exploration. Decennial Mineral Exploration Conferences, 2007. pp. 667–677. Archived (PDF) from the original on December 24, 2012. Retrieved March 1, 2018. หินประเภทนี้เป็นหินเนื้อผสมที่มีองค์ประกอบปะปนกันอย่างไม่เป็นระเบียบ ประกอบด้วยแร่ขนาดเล็กและเศษหิน (clast) ที่มีขนาดตั้งแต่เล็กมากจนถึงขนาดเท่าผลแตงโม เนื้อหินประกอบด้วซีโนคริสต์ (xenocryst) และเซโนลิท (xenolith) ซึ่งเป็นแร่และหินที่ถูกนำพาขึ้นมาจากเปลือกโลกชั้นล่างและเนื้อโลกพร้อมกับชิ้นส่วนของหินบนพื้นผิว แร่ที่ผ่านการเปลี่ยนแปลง เช่น เซอร์เพนทีน (serpentine) รวมถึงแร่ชนิดใหม่ที่ตกผลึกขึ้นระหว่างการปะทุ เนื้อสัมผัสของหินนั้นจะมีความแตกต่างตามระดับความลึก ส่วนองค์ประกอบทางเคมีของคิมเบอร์ไลต์จะมีความต่อเนื่องกับหินคาร์บอเนไทต์ (carbonatite) ทว่าหินคาร์บอเนไทต์นั้นมีปริมาณออกซิเจนสูงเกินกว่าที่คาร์บอนจะคงอยู่ในรูปบริสุทธิ์ได้ ฉะนั้นแล้วคาร์บอนจึงถูกกักให้อยู่ในรูปของแร่แคลไซต์ (CaCO₃) แทน

หินทั้งสามชนิดที่เป็นแหล่งกำเนิดเพชร ได้แก่ คิมเบอร์ไลต์, แลมโพรไอต์ และแลมโพรไฟร์นั้นล้วนไม่มีแร่บางชนิด เช่น เมลิไลต์ (melilite) และคาลซิไลต์ (kalsilite) ซึ่งเป็นแร่ที่ไม่สอดคล้องกับการก่อตัวของเพชร ภายในหินคิมเบอร์ไลต์นั้นมักพบแร่โอลิวีน (olivine) ที่มีขนาดใหญ่และเห็นได้ชัดเจน ขณะที่แลมโพรไอต์มีแร่ไทเทเนียม-ฟลอโกไพต์ (Ti-phlogopite) และแลมโพรไฟร์มีแร่ไบโอไทต์ (biotite) และแอมฟิโบล (amphibole) หินเหล่านี้ล้วนเกิดจากแมกมาที่ปะทุขึ้นอย่างรวดเร็วจากการหลอมละลายของเนื้อโลกในปริมาณน้อย มีปริมาณสารระเหย (volatile) และแมกนีเซียมออกไซด์ที่สูง และมีภาวะออกซิไดซ์ต่ำกว่าแมกมาทั่วไป เช่น หินบะซอลต์ (basalt) คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้แมกมาสามารถนำเพชรขึ้นสู่ผิวโลกได้อย่างรวดเร็วก่อนที่เพชรจะสลายตัว

 การสำรวจ 
thumb|เหมืองดิอาวิค (Diavik Mine) ที่ตั้งอยู่บนเกาะในพื้นที่ลาคเดอกราส์ (Lac de Gras) ทางตอนเหนือของประเทศแคนาดา
แนวลำภูเขาไฟหินคิมเบอร์ไลต์ (kimberlite pipe) เป็นแหล่งแร่ที่ยากต่อการค้นพบ เนื่องจากพวกมันจะผุพังลงอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่กี่ปีหลังจากที่โผล่ขึ้นมาสู่ผิวโลก และมักมีระดับความสูงทางภูมิประเทศต่ำกว่าหินโดยรอบ อีกทั้งถึงแม้จะปรากฏบนผิวหิน (outcrop) ก็ไม่สามารถมองเห็นเพชรได้ด้วยตาเปล่าเนื่องจากมีความหายากมาก นอกจากนี้ แนวลำหินคิมเบอร์ไลต์ดังกล่าวมักถูกปกคลุมด้วยพืชพรรณธรรมชาติ ตะกอน ดิน หรือแหล่งน้ำ ในการสำรวจยุคปัจจุบันจึงมีการใช้วิธีการทางธรณีฟิสิกส์ เช่น การสำรวจสนามแม่เหล็กทางอากาศ (aeromagnetic surveys) ความต้านทานไฟฟ้า (electrical resistivity) และการวัดแรงโน้มถ่วง (gravimetry) เพื่อช่วยระบุพื้นที่ที่มีแนวโน้มจะพบแหล่งแร่เพชร การสำรวจนี้ได้รับการช่วยเหลือเพิ่มเติมจากการหาอายุด้วยไอโซโทปและการจำลองประวัติธรณีวิทยาของพื้นที่ หลังจากนั้นนักสำรวจภาคสนามจะเข้าไปเก็บตัวอย่างเพื่อตรวจหาชิ้นส่วนของหินคิมเบอร์ไลต์หรือแร่ดัชนี (indicator mineral) ซึ่งแร่ดัชนีเหล่านี้มีองค์ประกอบที่สะท้อนถึงเงื่อนไขในการเกิดเพชร เช่น การหลอมละลายของเนื้อโลกในระดับสูงหรือความดันสูงในบริเวณที่มีเอโคลไจต์ (eclogite) อย่างไรก็ตาม แร่ดัชนีอาจให้ข้อมูลที่คลาดเคลื่อนได้ จึงมีการใช้วิธีที่แม่นยำกว่าคือวิธีทางธรณีอุณหภูมิ-ความดัน (geothermobarometry) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์องค์ประกอบของแร่ราวกับว่ามีสภาวะสมดุลกับแร่ในเนื้อโลก

การค้นหาแหล่งคิมเบอร์ไลต์นั้นต้องอาศัยความพากเพียรอย่างมาก และในบรรดาคิมเบอร์ไลต์ทั้งหมด มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่มีเพชรในปริมาณและคุณภาพที่สามารถทำเหมืองได้อย่างคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์ ซึ่งมีการค้นพบครั้งใหญ่เพียงไม่กี่ครั้งนับตั้งแต่ช่วงประมาณปี ค.ศ. 1980 โดยเกิดขึ้นในประเทศแคนาดาเท่านั้น และเนื่องด้วยเหมืองเพชรที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นมักมีอายุการใช้งานเฉลี่ยเพียงประมาณ 25 ปี จึงมีความเป็นไปได้ว่าจะเกิดภาวะขาดแคลนเพชรธรรมชาติแหล่งใหม่ในอนาคต

 อายุ 
การหายุุของเพชรนั้นสามารถทำได้โดยการวิเคราะห์แร่ธาตุที่ฝังตัวอยู่ภายใน โดยอาศัยการสลายตัวของไอโซโทปรังสี เทคนิคนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของธาตุที่อยู่ภายใน โดยอาจตรวจวัดการสลายตัวของรูบิเดียมไปเป็นสตรอนเชียม, ซาแมเรียมไปเป็นนีโอดิเมียม, ยูเรเนียมไปเป็นตะกั่ว, อาร์กอน-40 ไปเป็นอาร์กอน-39 หรือรีเนียมไปเป็นออสเมียม เพชรที่พบในหินคิมเบอร์ไลต์นั้นมักมีอายุอยู่ในช่วงระหว่าง 1,000 ถึง 3,500 ล้านปี และอาจพบเพชรได้หลายยุคสมัยในคิมเบอร์ไลต์จากแหล่งเดียวกัน ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการก่อตัวของเพชรในหลายช่วงเวลา ในขณะที่หินคิมเบอร์ไลต์เองนั้นกลับมีอายุน้อยกว่ามาก โดยส่วนใหญ่อยู่ในช่วงหลักสิบล้านปีถึง 300 ล้านปี แม้จะมีข้อยกเว้นบางแห่งที่มีอายุมากกว่า เช่น แหล่ง อาร์ไกล์ (Argyle), พรีเมียร์ (Premier) และวาวา (Wawa) ซึ่งข้อเท็จจริงนี้ได้แสดงให้เห็นว่าหินคิมเบอร์ไลต์ไม่ได้เป็นต้นกำเนิดของเพชร แต่ทำหน้าที่เพียงลำเลียงเพชรจากเนื้อโลกขึ้นสู่ผิวโลกเท่านั้น นอกจากนี้ หินคิมเบอร์ไลต์ยังมีอายุน้อยกว่าหินฐานธรณีที่มันปะทุผ่านขึ้นมาอย่างมาก ส่วนสาเหตุที่ไม่พบหินคิมเบอร์ไลต์ที่เก่ากว่านี้ยังไม่ทราบแน่ชัด แต่เป็นไปได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเนื้อโลกหรือกระบวนการทางธรณีวิทยาในอดีต และยังไม่มีการบันทึกถึงการปะทุของหินคิมเบอร์ไลต์ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์เลย

 จุดกำเนิดในชั้นเนื้อโลก 
thumb|หินเอโคลไจต์ที่มีผลึกโกเมนขนาดเซนติเมตรอยู่ด้วยกัน
thumb|โกเมนสีแดงที่แทรกตัวอยู่ในเพชร

เพชรที่มีคุณภาพระดับรัตนชาติส่วนใหญ่มักกำเนิดขึ้นจากความลึกประมาณ 150–250 กิโลเมตรภายในชั้นธรณีภาค ซึ่งความลึกในระดับนี้มักพบอยู่ใต้ชั้นหินฐานธรณี ภายในโครงสร้างที่เรียกว่าแมนเทิลคีล (mantle keel) ซึ่งเป็นส่วนที่หนาที่สุดของธรณีภาค บริเวณดังกล่าวมีความดันและอุณหภูมิสูงเพียงพอสำหรับการก่อตัวของเพชร และมีลักษณะที่ไม่เกิดการพาความร้อน จึงเอื้อให้เพชรสามารถคงอยู่ได้ยาวนานเป็นพันล้านปี จนกระทั่งเกิดการปะทุของหินคิมเบอร์ไลต์ที่นำเพชรเหล่านั้นขึ้นสู่ผิวโลก

หินต้นกำเนิด (host rocks) ภายในชั้นแมนเทิลคีลได้แก่ ฮาร์ซเบอร์ไกต์ (harzburgite) และเลอร์โซไลต์ (lherzolite) ซึ่งเป็นหินประเภทหนึ่งของหินเพริโดไทต์ (peridotite) หินเพริโดไทต์ซึ่งเป็นหินอัคนีที่ประกอบด้วยแร่โอลิวีนและไพรอกซีน (pyroxene) เป็นหลัก ถือเป็นหินที่พบได้มากที่สุดในชั้นเนื้อโลกตอนบน โดยมีปริมาณซิลิกาต่ำ แต่มีแมกนีเซียมสูง อย่างไรก็ตาม เพชรที่กำเนิดในหินเพริโดไทต์มักจะไปไม่ถึงการเดินทางขึ้นสู่ผิวโลก ในทางกลับกัน แหล่งกำเนิดเพชรอีกประเภทที่สามารถรักษาเพชรไว้ได้คือหินเอโคลไจต์ ซึ่งเป็นหินแปรที่มักเกิดจากการแปรสภาพของหินบะซอลต์ในกระบวนการที่แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรมุดตัวลงสู่ชั้นเนื้อโลกในเขตมุดตัว (subduction zone)

เพชรส่วนน้อย (จากการศึกษาประมาณ 150 เม็ด) มีต้นกำเนิดจากความลึกระหว่าง 330 ถึง 660 กิโลเมตร ซึ่งเป็นบริเวณที่ครอบคลุมถึงเขตผันแปร (transition zone) เพชรเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในหินเอโคลไจต์เช่นเดียวกับเพชรที่เกิดในบริเวณที่ตื้นกว่า แต่สามารถแยกแยะได้จากแร่ที่ฝังตัวอยู่ภายใน ซึ่งได้แก่เมเจอไรต์ (majorite) ซึ่งเป็นแร่โกเมนชนิดหนึ่งที่มีปริมาณซิลิกามากกว่าปกติ อีกกลุ่มหนึ่งที่มีสัดส่วนใกล้เคียงกันคือเพชรที่มาจากเนื้อโลกตอนล่าง โดยมีต้นกำเนิดจากความลึกระหว่าง 660 ถึง 800 กิโลเมตร

เพชรจะสามารถอยู่ในสภาวะเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ได้เมื่ออยู่ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง โดยการเปลี่ยนสถานะจากแกรไฟต์ไปเป็นเพชรนั้นจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้นตามระดับความดันที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ใต้แผ่นทวีปเพชรจะมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิประมาณ 950 องศาเซลเซียส และความดัน 4.5 กิกะปาสกาล ซึ่งสอดคล้องกับความลึกตั้งแต่ 150 กิโลเมตรขึ้นไป ในเขตมุดตัวซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า เพชรจะเริ่มมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิประมาณ 800 องศาเซลเซียส และความดัน 3.5 กิกะปาสกาล ที่ความลึกมากกว่า 240 กิโลเมตร จะพบสถานะของโลหะผสมเหล็ก–นิกเกิล ซึ่งคาร์บอนมีแนวโน้มที่จะละลายอยู่ในสถานะดังกล่าวหรืออยู่ในรูปของคาร์ไบด์ ดังนั้น การที่เพชรบางชนิดมีต้นกำเนิดจากความลึกมากผิดปกติอาจสะท้อนถึงสภาพแวดล้อมของการก่อตัวที่แตกต่างไปจากปกติ

ในปี ค.ศ. 2018 ได้มีการค้นพบตัวอย่างธรรมชาติของน้ำแข็ง VII (Ice VII) เป็นครั้งแรก โดยพบอยู่ในรูปของการฝังตัวภายในเพชร ตัวอย่างเหล่านี้ก่อตัวขึ้นที่ความลึกระหว่าง 400 ถึง 800 กิโลเมตร ซึ่งครอบคลุมทั้งบริเวณเนื้อโลกตอนบนและตอนล่าง การค้นพบนี้เป็นหลักฐานสำคัญที่บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของของไหลที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบหลักในระดับความลึกดังกล่าวภายในโลก

 แหล่งคาร์บอน 

 การก่อตัวและการเติบโต 

 การนำพาสู่พื้นผิว 

 เพชรคู่ 

 ในอวกาศ 

 อุตสาหกรรม 

 เพชรสังเคราะห์, เพชรเลียนแบบ และการเพิ่มประสิทธิภาพ 

 ศัพท์มูลวิทยา, การใช้งานยุคแรก และการค้นพบองค์ประกอบ 
คำว่า เพชร ในภาษาไทย มาจาก वज्र (วชฺร) ในภาษาสันสกฤต หมายถึง สายฟ้า หรืออัญมณีชนิดนี้ก็ได้ ส่วนในภาษาอังกฤษ "diamond" มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกโบราณ αδάμας (adámas) ซึ่งมีความหมายว่า "สมบูรณ์" "เปลี่ยนแปลงไม่ได้" "แข็งแกร่ง" "กล้าหาญ" มาจาก ἀ- (a-) มีความหมายว่า "ไม่-" + δαμάω (damáō), "เอาชนะ" "ขี้ขลาด" ภายหลังได้แผลงเป็น adamant, diamaunt,  diamant และ diamond ในที่สุด

เพชรมีการกล่าวถึงและทำเหมืองเพชรครั้งแรกในประเทศอินเดีย โดยเฉพาะชั้นหินที่เกิดจากการทับถมของตะกอนน้ำพาเป็นเวลาหลายศตวรรษตามแม่น้ำเพนเนอร์ กฤษณะ และ โคธาวารี เพชรเป็นที่รู้จักในประเทศอินเดียมาไม่น้อยกว่า 3,000 ปีแต่ไม่เกิน 6,000 ปี

อัญมณีเพชรกลายเป็นสิ่งมีค่าเมื่อมีการนำไปใช้เป็นรูปเคารพทางศาสนาในอาณาจักรอินเดียโบราณ นอกจากนี้ ยังมีการใช้งานเพชรเป็นเครื่องมือแกะสลักตั้งแต่สมัยต้นประวัติศาสตร์ของมนุษย์อีกด้วย ความนิยมของเพชรได้เพิ่มขึ้นตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 19 เนื่องจากอุปทานที่เพิ่มขึ้น เทคนิคการตัดและขัดเกลาที่ดีขึ้น การเติบโตของเศรษฐกิจโลก และการปฏิรูปและความสำเร็จของการโฆษณาเผยแพร่

ในปี ค.ศ. 1772 อ็องตวน ลาวัวซีเยได้ใช้แว่นขยายรวมรังสีดวงอาทิตย์ไปบนเพชรในบรรยากาศที่มีแต่ออกซิเจน ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้มีเพียงแต่คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นการพิสูจน์ว่าเพชรเป็นองค์ประกอบของคาร์บอน ต่อมาในปี ค.ศ. 1797 สมิทสัน เท็นแนนต์ (Smithson Tennant) ได้ทำซ้ำและเพิ่มเติมการทดลองนี้ โดยแสดงให้เห็นว่าการเผาไหม้เพชรและกราไฟท์จะปลดปล่อยก๊าซที่มีองค์ประกอบเดียวกัน สมิทสันได้สร้างสมดุลสมการเคมีของสารเหล่านี้ขึ้นมา

การใช้งานเพชรส่วนมากในปัจจุบันเป็นการใช้ในเชิงอัญมณีซึ่งใช้ทำเครื่องประดับ การใช้งานในลักษณะนี้สามารถนับย้อนไปได้ถึงในสมัยโบราณ การกระจายของแสงขาวในสเปกตรัมสีเป็นลักษณะพื้นฐานทางด้านอัญมณีวิทยาของอัญมณีเพชร ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 ผู้เชี่ยวชาญในด้านอัญมณีวิทยาได้พัฒนาวิธีแบ่งระดับของเพชรและอัญมณีชนิดอื่นบนพื้นฐานของลักษณะที่สำคัญในเชิงมูลค่าของอัญมณี 4 ลักษณะหรือที่รู้จักกันในชื่อ 4 ซี ถูกใช้เป็นพื้นฐานการบ่งชี้ของเพชร ประกอบด้วย  กะรัต (carat) การตัด (cut) สี (color) และ ความสะอาด (clarity) เพชรไม่มีตำหนิที่มีขนาดใหญ่ที่สุดรู้จักกันในชื่อ พารากอน

 หลักสากล 4Cs