钻石和石墨是同一种物质吗

钻石和石墨是同一种碳元素的不同形态。钻石形成于地球深处高温高压环境，碳原子排列成三维网状结构，使其成为自然界最坚硬的物质。石墨则形成于地表环境，碳原子呈层状排列，层间结合力弱，使其柔软易滑。铅笔芯、润滑剂和电池电极都使用石墨材料。两种物质物理性质截然不同，但化学成分完全相同，都是纯碳。

钻石和石墨的差异源于原子排列方式不同。钻石的每个碳原子与四个其他碳原子形成强共价键，结构稳定透明。石墨的碳原子则形成六边形平面层，层间只有范德华力作用。钻石折射率高，常用于珠宝和工业切割工具。石墨导电性好，广泛应用于电极和耐火材料。这两种同素异形体展示了原子排列如何决定物质性质，是材料科学的基础案例。