石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学性质完全相同。但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体。从分子结构上说，石墨是过渡形的分子，而金刚石是正六面体的结构，因此金刚石的能量要比石墨的能量大，能量越大越不稳定。也可以用键能来解释，石墨之间的碳碳键键能较大，因而更稳定。