É a estrutura molecular dos diamantes que os torna tão duros. O diamante está organizado em uma estrutura cristalina tridimensional em que cada átomo liga-se a outros 4 formando uma unidade tetraédrica. Esta união tetraédrica de cinco carbonos forma uma molécula incrivelmente forte. Essa estrutura cristalina compacta proporciona uma ampla gama de transparências e cores,e permite apresentar uma dispersão elevada (separação das cores da luz branca), de tal maneira que a pedra cintila quando cortada de forma adequada. Esse arranjo espetacular de carbonos trouxe, basicamente, as caracterísitcas essenciais de brilho e durabilidade do diamante.
O grafite, por outro lado, não é tão forte quanto o diamante porque os átomos de carbono no grafite se conectam em forma de anéis, onde cada átomo é apenas ligado a um outro átomo. O grafite forma uma estrutura plana com muitas camadas, e praticamente não há ligação entre uma camada e a outra, fazendo com que uma camada possa deslizar facilmente em relação às camadas adjacentes. Isto, por sinal, torna o grafite um ótimo lubrificante.
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