金刚石和石墨有什么联系和区别?造成它们不同的原因是什么?

石墨和金刚石是碳元素的两种单质，互为同素异形体，区别有结构不同，物理性质不同，用途不同。造成它们不同的原因是组成它们的碳原子和碳原子之间的成键方式不同。

区别：

一、结构不同

1、金刚石

金刚石结构分为；等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。

在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

2、石墨

石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外三个碳原子相联，六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成片层结构。

在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成离域的π键电子在晶格中能自由移动，可以被激发，所以石墨有金属光泽，能导电、传热。由于层与层间距离大，结合力（范德华力）小，各层可以滑动，所以石墨的密度比金刚石小，质软并有滑腻感。

二、物理性质不同

1、金刚石

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级；如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

2、石墨

石墨质软，为黑灰色，有油腻感，可污染纸张。硬度为1～2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3～5。比重为1.9～2.3。比表面积范围集中在1-20m2/g，在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一。它能导电、导热。

三、用途不同

1、金刚石

地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。

若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。

2、石墨

在钢铁工业，石墨耐火材料用于电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬等； 石墨耐火材料主要是整体浇铸材料、镁碳砖和铝石墨耐火材料。石墨还用于粉末冶金和金属铸造成膜材料，石墨粉加入到钢水中增加钢的碳含量，使高碳钢具有许多优异性能。

参考资料来源：百度百科-金刚石

参考资料来源：百度百科-石墨

一、金刚石和石墨的联系：金刚石与石墨同属于碳元素的单质,属于同素异形体.两者共同的性质：熔沸点很高、化学性质稳定等.
二、金刚石和石墨的区别：
1、金刚石是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能,还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等.纯净的金刚石为无色透明的晶体。
2、石墨则质地较软,硬度较低,是电和热的良导体,具有金属色泽,颜色为黑色。
三、造成不同的原因：主要在于微观结构。
四、详细原因：
1、金刚石中的每一个碳原子与周围的4个碳原子以共价键相连接,构成正四面体结构,晶体类型属于原子晶体。
2、石墨中的每一个碳原子与周围的3个碳原子以共价键连接,构成平面正六边形,形成平面层状结构,层与层有范德华力作用,每一个碳原子的未成键电子形成自由电子,晶体类型属于混合晶体,兼有分子晶体、原子晶体、金属晶体的特征。

天然金刚石，俗称钻石，与石墨同属于碳元素的单质，属于同素异形体。两者具有一些共同的性质，比如熔沸点很高、化学性质稳定等。

不同点在于：金刚石是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。纯净的金刚石为无色透明的晶体。石墨则质地较软，硬度较低，是电和热的良导体，具有金属色泽，颜色为黑色。

造成性质不同的主要原因在于微观结构：金刚石中的每一个碳原子与周围的4个碳原子以共价键相连接，构成正四面体结构，晶体类型属于原子晶体。石墨中的每一个碳原子与周围的3个碳原子以共价键连接，构成平面正六边形，形成平面层状结构，层与层有范德华力作用，每一个碳原子的未成键电子形成自由电子，晶体类型属于混合晶体，兼有分子晶体、原子晶体、金属晶体的特征。

石墨和金刚石是碳元素的两种单质，互为同素异形体，化学性质几乎相同，物理性质差别很大，比如石墨很软而金刚石很硬，外观石墨黑黑的，金刚石（钻石）很美丽。造成性质差别的原因是晶体结构不同，石墨是混合晶体，层内原子间是以较强的共价键结合，层间靠较弱的范德华力结合。金刚石是空间网状的原子晶体.

都是碳元素构成，结构不同，金刚石是完全规则的，石墨不是。金刚石的产生要经过高温高压，而石墨不需要。