在讨论钻石 (金刚石)与石墨的性质前，我们必需要了解其键结。

钻石与石墨都是与碳为构成元素的材料，每一个碳会与相邻的碳各出一颗电子，

形成坚强的「共价键」Covalent Bond。

大学的普通化学则会进一步提到「电子云」的概念，

此后就要习惯将共价键视为电子云的重叠。

而如果碳原子的周围都有四个碳，那就会成为饱和的「八隅体」结构，

在钻石的晶体结构中，每一个碳的周围都有四个碳相邻，

使他拥有饱和的sp3 混成轨域键结，在庞大的晶体结构中形成所谓「网状共价键」，

所有的电子态 (electron state)都是填满的，因此键结间没有电子会跑来跑去，

因此想要导电，需要很高的活化能让价电子被激发到激发态，

这种能量是常温下无法获得，所以钻石在常温下是绝缘体。

至于钻石的硬度，也与其键结有很大关系。由于所有的键都饱和，

价电子的重组相当困难，所以碳原子之间的移动也变得非常困难，

因此让钻石有很高的硬度。

 

石墨的结构则是一层又一层的碳平面互相堆叠，碳平面之间以凡得瓦力维持连结，

由下图可以注意到，一个碳原子只和其它三个碳原子相邻，

所以他有一个键结是不饱和的，因此石墨在单层的范围内具有导电性，

不过如果是垂直于层的方向，那导电性就很差了。

层与层之间微弱的键结也使其容易滑动，就好像两张纸牌一样，

因此石墨就不如钻石这般难切割了。

这种容易剥离的层状结构，后来引致了世纪大发现: 用胶带就能撕出石墨烯 ! 

 

   

而对于车迷、航空迷来说，有一种耳熟能详的材料: 碳纤维，其实和石墨是非常相似，

它同样是碳以六角型相邻的层状排列，但却拥有很强的机械性质，

原因是，相较于石墨的层状结构相对上整齐排列，

我们可以想像成碳纤维就像是我们把石墨给卷起来，层与层之间的排列变得不规则，

反而使其很难滑移，因此机械性质便即为坚韧了。