既然钻石和石墨都是由碳构成的单质，为什么它们的物理性质会有如此大的差异？钻石不导电有很大区别，但它是很好的绝缘体。然而，石墨具有非常好的导电性，是一种优良的导体。石墨粉甚至可以做成炸弹。如果这种石墨炸弹在敌人的发电厂和供电系统的空中引爆，下落的石墨碳纤维可以瘫痪敌人的供电设施，这样敌人的工厂就不能运转，城市就会瘫痪。
同为碳的晶体，为什么钻石是透明的，而石墨就不透明？
碳是自然界中最常见的元素之一，也是地球上含量最丰富的元素之一，有很多常见物质都主要由碳元素组成。比如动植物和菌类等生命物种本身和这些生物遗体形成的煤石油天然气等，再如石头的主要成分是碳酸钙，其中也有大量的碳元素。不过这里我们重点讲一下金刚石和石墨，这两种东西都由纯粹的碳元素组成，不像其他物质还有大量其他元素，然而这两种东西各自呈现出来的性子却完全不同。
金刚石可以做成钻石，也可以说钻石就是金刚石，其硬度非常高，是自然界中已知硬度最高的物质，其摩氏硬度是硬度为10，也是唯一一种摩氏硬度为10的自然界物质。但是石墨就不同了，它是自然界中最软的物质之一，而且是又滑又软，因此常被用作润滑剂。硬度不同之外，这两种东西的色泽度也很不相同，石墨的颜色非常黑，是漆黑而不透明的，但是钻石却是透明的，透光性很好。
另外还有一个很大的不同就是金刚石并不导电，是良好的绝缘体但是石墨的导电性能非常好，是优良的导体，甚至可以将石墨粉做成炸弹，这种石墨炸弹如果在敌方的发电厂变电厂和供电系统上空中被引爆，飘洒下来的石墨碳纤维就可以将敌方的供电设施瘫痪掉，那么敌方的工厂就无法运转，城市也会陷入瘫痪状态。既然金刚石与石墨都是由碳元素组成的单质，它们的物理性质为什么还会有这么大的差异呢？这是由于其碳原子排列方式不同造成的。
金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体。石墨中每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子，排列方式呈六边形，以共价键结合，构成共价分子，这样石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键，每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷，所以石墨可以导电。而且石墨中碳原子的结构为六角形，相互之间呈片状重叠，这种层状结构导致石墨受压后很容易滑动，硬度也不高，所以石墨摸上去非常滑润，是良好的固态润滑剂。
又因为扁平的石墨片材可吸收不同波长的光，因此表现为不透明的黑色。但是金刚石晶体为正四面体结构，其中碳原子的4个孤对电子可以全部形成共价键，因此就没有自由电子，这样金刚石就不能导电。而且金刚石中碳原子以四价键链接，由于钻石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，形成金字塔状的晶体结构，所以金刚石硬度非常大。
而且钻石的这种结构也使得它吸收的光带很少，照射在钻石上的光线大部分被反射出去，所以尽管硬度很高，看起来还是透明的。而石墨和金刚石的分子和原子结构很难解体，所以都耐高温。钻石的熔点是3550，而石墨在常温下根本没有熔点，在36523697会直接升华。因此，石墨常被用作各种高温绝缘设施中的耐热材料。
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