उपस्थिति, कठोरता और उपयोग की बात करें तो हीरे और ग्रेफाइट के बीच का अंतर काफी बड़ा है। हालांकि, रासायनिक गुणों से लेकर भौतिक गुणों तक, ग्रेफाइट और हीरे में काफी समानता है।
ग्रेफाइट और दोनों हीरे बनते हैं शुद्ध कार्बन से। दोनों की रासायनिक संरचना बिल्कुल समान है। यह ग्रेफाइट और हीरे को अनाकार के साथ कार्बन का अपरूप बनाता है, जिसे आमतौर पर कालिख या कार्बन ब्लैक कहा जाता है। एलोट्रोप्स ऐसे यौगिक होते हैं जिनकी रासायनिक संरचना समान होती है लेकिन विभिन्न संरचनाएं होती हैं जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न गुण होते हैं। अंतर यह है कि सभी कार्बन परमाणु कैसे संरेखित होते हैं और एक दूसरे से जुड़ते हैं।
कार्बन को एक दूसरे से जोड़े रखने वाले बंध सहसंयोजक बंध होते हैं। सहसंयोजक बंधन वे बंधन हैं जो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। ग्रेफाइट और हीरे दोनों में कार्बन परमाणु संरचना में अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों, इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं।
ग्रेफाइट और हीरे दोनों के गलनांक बहुत अधिक होते हैं। ग्रेफाइट का गलनांक 4200 डिग्री केल्विन होता है और हीरे का गलनांक 4500 डिग्री केल्विन होता है। वास्तव में, जब कोई हीरा उच्च ताप और आयन बमबारी के संपर्क में आता है, तो वह वापस ग्रेफाइट में बदलना शुरू कर देगा, जो कार्बन परमाणुओं के लिए एक अधिक स्थिर संरचना है।
ग्रेफाइट और हीरा अन्य विशेषताओं को साझा करते हैं जो अन्य कार्बन-आधारित खनिजों में नहीं पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट और हीरा दोनों पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप से पाए जाते हैं। प्रयोगशाला में दो खनिजों का भी उत्पादन किया जा सकता है। सफेद कार्बन प्रकृति में नहीं पाया जाता है और इसे केवल प्रयोगशाला में बनाया गया है; यह प्रकाश की किरण को दो भागों में विभाजित कर सकता है।