金剛石和石墨都是由碳原子構成的。由於碳原子的排列方式不同，從而導致金剛石和石墨的物理性質存在很大差異。金剛石是典型的原子晶體，而石墨晶體是屬於混合鍵型的晶體。

　　金剛石和石墨的結構特點

　　金剛石是最為堅固的一種碳結構，其碳原子以晶體結構的形式排列，金剛石結構中的每個原子與相鄰的4個原子形成正四面體。金剛石結構是一種由兩個面心立方點陣沿立方晶胞的體對角線偏移1/4單位嵌套而成的晶體結構。具有金剛石結構的晶體除了金剛石以外，還有硅、鍺、α-錫等。金剛石的基本結構粒子是碳原子。每個碳原子都以sp3雜化軌道與四個碳原子形成共價單鍵,鍵長為1.55×10-10m,鍵角為109°28′,構成正四面體。

　　石墨是元素碳的一種同素異形體，是原子晶體、金屬晶體和分子晶體之間的一種過渡型晶體。晶體中同層碳原子間以sp2雜化形成共價鍵，每個碳原子與另外三個碳原子相聯，六個碳原子在同一平面上形成正六邊形的環，伸展形成片層結構。