純金剛石是無色透明的八面體固體； 石墨是一種深紅色、有金屬光澤、不透明的細鱗片狀固體。 石墨很軟，在紙上作畫后能留下痕跡，有細膩的感覺。

金剛石和石墨在“形狀”或“性質”上有很大不同，但它們具有相同的“質量”。 它們是一對“孿生”兄弟，均由碳元素組成，被稱為“同素異形體”。

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鉆石

金剛石因其強度大，可用于切割玻璃、制造鉸刀； 石墨還可以用來制造筆芯和潤滑劑，因為它柔軟而細膩。 根據莫氏強度等級，金剛石是最中間的等級。

金剛石是自然界中天然存在的最強物質。 金剛石和石墨也是由碳原子組成的。 金剛石為何如此堅固取決于其分子結構。

右圖是金剛石的結構模型。 每個碳原子通過強烈的相互作用與周圍的4個碳原子緊密結合。

“緊密結合”的兩個碳原子之間的距離約為0.0，然后形成精細的三維結構。 正是這些精細結構使金剛石成為最強的天然物質。

金剛石結構模型

石墨是層狀結構。 就片材而言，每個碳原子都會與周圍的三個碳原子通過強烈的相互作用緊密結合。 兩個“緊密結合”的碳原子之間的間隔約為0..

石墨

石墨中的層間距離為0。由于距離較大，碳原子之間的相互作用較弱，因此很容易沿平行于層的方向滑動和破裂，因此石墨非常柔軟、細膩。

與石墨相比，金剛石具有更精細的結構。 金剛石的密度約為石墨的1.5倍（金剛石的密度約為3.5-3.53g/cm3，石墨的密度約為2.09-2.23g/cm3）。

當碳原子通過強烈的相互作用（物理鍵）緊密結合時，原子之間的距離越小，相互作用越強。

在一片石墨中，碳原子之間的間隔比金剛石更小，相互作用更強，更難被破壞，因此石墨的熔點更高。

如下表所示，金剛石和石墨的熔點不同，但沸點相同。 為什么？ 物質狀態的變化必然與粒子間的距離有關。

石墨和金剛石熔化后，碳原子原有排列被打破，原子間距離相等，相互作用硬度也相同，因此沸點相同。

我們都知道石墨具有導電性。 這也與石墨的結構密切相關。

碳原子最內層有4個電子。 在一片石墨中，每個碳原子都會通過“共享電子對”與周圍的 3 個碳原子形成強烈的相互作用（物理鍵）。 只要有3個最里面的電子參與這些“力”的構成，就會剩下1個自由電子。

石墨之所以導電是因為存在許多自由電子。

在金剛石中，每個碳原子與周圍的4個碳原子通過“共享電子對”形成強烈的相互作用，而碳原子最里面的4個電子幾乎都參與了這些“力”的形成。 自由電子，所以基本上不導電。

結構可以決定性質。 金剛石和石墨都是由碳原子組成的，由于原子排列的不同，許多化學性質有很大差異。