石墨与金刚石二者均为碳单质,因碳原子排列结构不同,物理性质天差地别。在晶体结构方面:金刚石,碳原子正四面体空间网状结构,每个碳连4个碳,立体刚性骨架;石墨,碳原子sp²杂化,单层六边形蜂窝平面,层间仅弱范德华力,层与层易滑动;单层石墨即石墨烯。
核心物理性质方面:金刚石,自然界硬度最高(莫氏硬度10)、不导电、导热极强、无色透明,断口贝壳状;石墨,莫氏硬度1,质软滑腻、污手,导电导热良好,钢灰色片层状,薄片有挠性。
成因与用途方面:金刚石,地下高温高压岩浆/变质环境形成,用于钻头、切割刀具、钻石饰品;石墨,沉积变质矿床(如萝北云山、宜昌金昌)为主,可做电极、耐火材料、锂电池导电剂、石墨烯原料。
金刚石与石墨实物+晶体组合图(图片来源于网络)