Los diamantes, la piedra preciosa más dura de la Tierra y símbolo de lujo, y el grafito, el material utilizado en lápices comunes para escribir en papel — ambos están hechos del mismo material químico: solo carbono. La diferencia dramática entre ambos — los diamantes muy duros, brillantes y transparentes; el grafito suave, negro y mate — es simplemente el resultado de cómo los átomos de carbono se disponen en estructuras diferentes.
En los diamantes, cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos de carbono en una estructura tridimensional llamada red tetraédrica. Cada enlace en esta red es muy fuerte, y es precisamente esta fuerza tridimensional la que hace que los diamantes sean el material más duro que existe naturalmente — según la escala de Mohs, los diamantes tienen un valor perfecto de 10.
En el grafito, los átomos de carbono se disponen en capas planas llamadas grafeno. En cada capa, cada átomo de carbono está unido a tres átomos de carbono adicionales formando un patrón hexagonal muy fuerte. Sin embargo, los enlaces entre estas capas son muy débiles, lo que permite que las capas se deslicen fácilmente entre sí — esto es por lo que el grafito se siente suave y es útil como lubricante, y también es la razón por la que deja una marca en el papel cuando se presiona.
Bajo temperaturas y presiones extremas (aproximadamente 1.000 grados Celsius y presión de 45.000-60.000 atmósferas), el grafito puede convertirse en diamante en un proceso utilizado industrialmente para producir diamantes sintéticos. Los diamantes se forman naturalmente a una profundidad de unos 160 kilómetros bajo la superficie de la Tierra, bajo condiciones de temperatura y presión adecuadas.