石墨变为金刚石是化学变化。因为石墨和金刚石是结构不同的两类物质,化学键的结合情况是不一样的。相互之间转变一定涉及化学键的断裂和形成。
在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域的π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。
石墨每一网层间的距离为3.40Å,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体,同一网层中碳原子的间距为1.42Å,
由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,普遍认为石墨是一种混合晶体。