Le differenze tra diamanti e grafite sono piuttosto grandi quando si tratta di aspetto, durezza e usi. Tuttavia, grafite e diamanti hanno molto in comune, dalle proprietà chimiche alle proprietà fisiche.
Sia grafite che i diamanti sono fatti in puro carbonio. La composizione chimica dei due è esattamente la stessa. Questo rende la grafite e i diamanti allotropi del carbonio insieme all'amorfo, che è comunemente chiamato fuliggine o nerofumo. Gli allotropi sono composti che hanno la stessa composizione chimica ma hanno strutture diverse che si traducono in proprietà diverse. La differenza sta nel modo in cui tutti gli atomi di carbonio si allineano e si connettono tra loro.
I legami che trattengono il carbonio l'uno con l'altro sono legami covalenti. I legami covalenti sono legami che condividono gli elettroni tra gli atomi. Sia nella grafite che nei diamanti gli atomi di carbonio condividono gli elettroni di valenza, gli elettroni nel guscio elettronico più esterno, con altri atomi di carbonio nella struttura.
I punti di fusione sia della grafite che del diamante sono molto alti. Il punto di fusione della grafite è di 4200 gradi Kelvin e il punto di fusione del diamante è di 4500 gradi Kelvin. Infatti, quando un diamante è esposto a calore elevato e bombardamento di ioni, inizierà a riconvertirsi in grafite, che è una struttura più stabile per gli atomi di carbonio.
Grafite e diamante condividono altre caratteristiche che non si trovano in altri minerali a base di carbonio. Ad esempio, sia la grafite che il diamante sono presenti in natura sulla Terra. I due minerali possono essere prodotti anche in laboratorio. Il carbonio bianco non si trova in natura ed è stato creato solo in laboratorio; può dividere un raggio di luce in due.