石墨和金剛石是同一種碳元素的同素異形體。區別在于它們的結晶方式和化學鍵的形式。石墨是層狀結構，由平行排列的碳原子片層組成，之間僅通過弱范德華力相連。而金剛石則是三維網狀結構，每個碳原子與四個鄰近的碳原子通過共價鍵連接，形成剛性晶格。這種差異導致它們性質截然不同，石墨具有良好的導電和潤滑性，而金剛石則具有硬度極高和優異的熱傳導性能，被廣泛應用于工業領域。