La dureza de un material se determina por la capacidad que tiene éste de rayar a otros, y se mide en una escala arbitraria llamada de Mohs, por el mineralogista alemán que la inventó. La escala de Mohs va del 1 al 10; el valor máximo de 10 corresponde al diamante, que no puede ser rayado por ningún otro material de origen natural, mientras que el uno corresponde al talco. La palabra diamante hace honor a esta característica pues proviene del griego adamantos, que significa invencible. Sin embargo, los preciadísimos diamantes no son más que átomos de carbono que forman una estructura tetraédrica: a cada átomo se unen otros cuatro átomos y el resultado es una red tridimensional extraordinariamente rígida, la cual da al diamante su dureza.

Cuando los átomos de carbono se acomodan en este arreglo cristalino, es el elemento puro más caro que existe, debido principalmente a su belleza. Sin embargo, su precio no está sujeto a controles internacionales (lo que sí ocurre con el oro), ya que éste puede variar enormemente de un diamante a otro del mismo peso (un "quilate" equivale a 0.2 g). Son muy importantes su brillo y su color, determinados por las pequeñas cantidades de impurezas que contenga. Por otro lado, el precio de un diamante no es proporcional a su masa, ya que mientras uno pequeño, digamos de 1/4 de quilate, como el de un anillo de compromiso, cuesta unos cuantos cientos de dólares, en 1995, la famosa casa de subastas Sotheby's vendió un diamante de 100.1 quilates por 16 548 750 dólares, el mayor precio pagado hasta la fecha por una gema de esta clase. Si bien sólo una fracción de todos los diamantes tienen calidad de gemas, los restantes se valoran por sus aplicaciones industriales y tecnológicas, relacionadas generalmente con su dureza y resistencia.

En el diamante, cada átomo está unido a otros cuatro átomos equivalentes. Cada uno de estos cuatro átomos se ubica en los vértices de un tetraedro, y la red se extiende en tres dimensiones brindándole al material una dureza casi insuperable.
En el grafito, los átomos forman planchas que pueden deslizarse entre sí, lo cual permite entre otras cosas que podamos escribir con un lápiz. En cada lámina los átomos forman hexágonos fusionados, como en un panal de abejas. Negro, opaco y blando

Si en lugar de estar acomodados tetraédricamente, los átomos de carbono se disponen en el espacio de manera diferente unos con respecto a otros, este material pierde toda su fuerza y belleza. El grafito es otra forma cristalina del carbono, en la que los átomos se encuentran en los vértices de hexágonos que tapizan un plano, de modo que cada átomo se encuentra unido a otros tres, como si fuera un piso formado de azulejos hexagonales; paralelo a cada plano de hexágonos, se encuentra otro idéntico. La distancia entre planos de hexágonos es grande, más del doble de la distancia entre dos átomos de carbono vecinos en un hexágono. Así, las interacciones entre planos adyacentes de átomos de carbono son muy débiles, por lo que se dice que la estructura del grafito es bidimensional.
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