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金剛石和石墨屬于單質，金剛石和石墨不是同種物質，它們是由相同元素構成的同素異型體。所不同的是物理結構特征。二者的化學式都是C。
石墨原子間構成正六邊形是平面結構，呈片狀；金剛石原子間是立體的正四面體結構。
金剛石的熔點是3550℃,石墨的熔點是3652℃～3697℃(升華)。石墨熔點高于金剛石。
從片層內部來看，石墨是原子晶體；從片層之間來看,石墨是分子晶體(總體說來，石墨應該是混合型晶體)；而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點反而高于金剛石,似乎不可思議，但石墨晶體片層內共價鍵的鍵長是1.42×10－10m,金剛石晶體內共價鍵的鍵長是1.55×10－10m。同為共價鍵，鍵長越小,鍵能越大，鍵越牢固，破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量，故而熔點應該更高。(主要就是石墨的原子晶體屬性導致它的熔點變高)
