自然界中最硬的矿物是金刚石。金刚石和石墨都是由碳元素组成，为什么会前者硬度是10，后者硬度是2呢?
这是由于它们晶体结构中原子与原子之间的距离和连接方式不同：
金刚石每一个碳原子均被其他4个碳原子围绕，形成四面体配位，任何两个碳原子之间的距离都是1．54a，并且以吸引力最强的共价键方式连接。
而石墨的碳原子则是层状排列，每一层中的碳原子按六方环状排列，距离为1．42a，主要连接方式为共价键，而层与层之间碳原子距离却达3．42a，并以吸引力最弱的分子键方式连接，因此石墨硬度很小。
需要说明的是：虽然金刚石非常硬，但是它却没有石墨稳定，而石墨的能量低，比较稳定。这是因为：
1.从整体构架看，石墨的是平面六边形而金刚石是立体网状，只能说金刚石的物理性稳定，也就是说，拿金刚石比石墨要硬，但是具体到每一个晶块的话，石墨的六边形要稳定。
2.从能量的角度看，研究表明同素异形体中,能量越低越稳定。石墨变金刚石需要吸热，能量越高的物质越不稳定，金刚石较石墨能量高，所以不稳定，石墨的熔点也高于金刚石。
