Berlian, batu permata paling keras di Bumi dan simbol kemewahan, dan grafit, bahan yang digunakan dalam pensel biasa untuk menulis di atas kertas โ kedua-duanya diperbuat daripada bahan kimia yang sama: karbon semata-mata. Perbezaan yang dramatik antara keduanya โ berlian yang sangat keras, berkilau, dan telus; grafit yang lembut, hitam, dan legap โ adalah hasil semata-mata daripada bagaimana atom-atom karbon yang sama disusun dalam struktur yang berbeza.
Dalam berlian, setiap atom karbon terikat kepada empat atom karbon lain dalam susunan tiga dimensi yang dipanggil kekisi tetrahedral. Setiap ikatan dalam kekisi ini adalah sangat kuat, dan kekukuhan tiga dimensi yang menyeluruh inilah yang menjadikan berlian bahan paling keras yang wujud secara semula jadi โ menurut skala Mohs, berlian mendapat nilai sempurna 10.
Dalam grafit, atom-atom karbon disusun dalam lapisan-lapisan datar yang dipanggil graphene. Dalam setiap lapisan, setiap atom karbon terikat kepada tiga atom karbon lain membentuk corak heksagon yang sangat kuat. Namun, ikatan antara lapisan-lapisan ini sangat lemah, membolehkan lapisan-lapisan bergelincir antara satu sama lain dengan mudah โ inilah sebab grafit terasa licin dan baik sebagai pelincir, dan mengapa ia meninggalkan kesan pada kertas apabila ditekan.
Di bawah suhu dan tekanan yang sangat tinggi (kira-kira 1,000 darjah Celsius dan tekanan 45,000-60,000 atmosfera), grafit boleh ditukarkan menjadi berlian dalam proses yang digunakan secara industri untuk menghasilkan berlian sintetik. Berlian terbentuk secara semula jadi dalam kedalaman bumi sekitar 160 kilometer di bawah permukaan, di bawah suhu dan tekanan yang sesuai.