金剛石和石墨不是同位素，而是同素異形體。同素異形體是指由同樣的單一化學元素組成，因排列方式不同，而具有不同性質的單質。同素異形體之間的性質差異主要表現在物理性質上，化學性質上也有著活性的差異。例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的著火點分別是240和40攝氏度，但是充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷；白磷有劇毒，可溶於二硫化碳，紅磷無毒，卻不溶於二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化，這種轉化是一種化學變化。
金剛石和石墨不是同位素，而是同素異形體。同素異形體是指由同樣的單一化學元素組成，因排列方式不同，而具有不同性質的單質。同素異形體之間的性質差異主要表現在物理性質上，化學性質上也有著活性的差異。例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的著火點分別是240和40攝氏度，但是充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷；白磷有劇毒，可溶於二硫化碳，紅磷無毒，卻不溶於二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化，這種轉化是一種化學變化。
1、金剛石和石墨的化學性質不相同，石墨和金剛石都是C的單質,但化學性質上是有差異的。
2、金剛石和石墨的性質不同的原因是原子排布不同。金剛石是四面體結構的，很穩定，而且各個原子間的鍵長相等，各原子的電子層穩定，不導電。而石墨是層狀的，層與層之間的鍵長相對同一層之間要長，所以強度較低，電子層相對不穩定，導電。
3、金剛石的結構性質。金剛石結構分為等軸晶系四面六面體立方體與六方晶系鑽石。在鑽石晶體中，碳原子按四面體成鍵方式互相連線，組成無限的三維骨架，是典型的原子晶體。每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。由於鑽石中的C-C鍵很強，所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子，所以鑽石不僅硬度大，熔點極高，而且不導電。在工業上，鑽石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造手飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。鑽石的摩氏硬度為10；由於在自然界物質中硬度最高，鑽石的切削和加工必須使用鑽石粉來進行。鑽石的密度為3.52g/cm3，折射率為2.417，色散率為0.044。
4、石墨的性質特徵。常溫下單質碳的化學性質比較穩定，不溶於水、稀酸、稀鹼和有機溶劑；高溫下與氧反應燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質碳直接反應；在加熱下，單質碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。此外，近年的研究發現，石墨可以被氯磺酸溶解，形成單層石墨烯的氯磺酸“溶液”。石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網層間的距離為340pm，同一網層中碳原子的間距為142pm;。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。
金剛石和石墨不是同分異構體，金剛石和石墨屬於同素異形體。同分異構體指的是分子式相同的但結構不同的物質,而同素異形體指的是組成元素相同但形態不同的單質。
石墨是層狀的結構，就一個片層而言，每1個碳原子會與其周圍的3個碳原子透過強烈的相互作用緊密結合，“緊密結合”的兩個碳原子之間的距離約為0.142nm。在石墨中層與層之間相距為0.335nm，由於距離比較大，碳原子的相互作用較弱，因此很容易沿著與層面平行的方向滑動、裂解，所以石墨很軟、有滑膩感。
金剛石的結構模型是每個碳原子都與周圍的4個碳原子透過強烈的相互作用緊密結合。“緊密結合”的兩個碳原子之間的距離約為0.155nm，從而形成緻密的三維結構，正是這種緻密的結構，使得金剛石成為天然存在的最堅硬的物質。