الماس و گرافیت هر دو آلوتروپ کربن هستند. اگرچه هر دو از اتم های کربن تشکیل شده اند ، سازمان اتمی آنها کاملاً متفاوت است. هنگامی که یک اتم کربن پیوندهای کووالانسی را با اتم های کربن اطراف تشکیل می دهد ، دو سازنده پیوند مختلف وجود دارد. در الماس ، اتم های کربن به یک الگوی چهار ضلعی معمولی چیده شده اند ، در حالی که در گرافیت ، اتم های کربن در لایه های شش ضلعی چیده شده اند.
در اواخر قرن 18 ، لاویزایر الماس را به عنوان یک شکل کریستالی کربن شناسایی کرد ، اما ساختار کریستالی الماس برای اولین بار توسط Bragg در سال 1913 تعیین شد.
علاوه بر چهار ضلعی ، الماس های طبیعی نیز شامل مکعب (CD) ، هگزاهرون (HD) ، هشت ضلعی (OD) و Dodecahedrons هستند. اتم های کربن که یک کریستال الماس را تشکیل می دهند ، به صورت کووالانسی پیوند می خورند ، با طول پیوند به طول مساوی ، 0.15 نانومتر. الماس ناهمسانگرد است ، به این معنی که بسیاری از خواص آن از نظر جهت وابسته هستند.
در یک چهار ضلعی ، اتم های کربن در مرکز تقارن دارای نیروهای پیوند ضعیف تری هستند و الماس را مستعد شکاف در آنجا می کند. در چهره های کریستالی معمولی الماس و ساختار پوسته پوسته گرافیت ، پیوندهای کربن درون ورق های گرافیتی دارای طول 0.142 نانومتر هستند و آنها را بسیار قوی می کند. با این حال ، اوراق قرضه بین ورق ها فقط 0.335 نانومتر طول دارد و این پیوندهای طولانی را بسیار ضعیف می کند. این به روانکاری عالی گرافیت می دهد. کریستال های الماس از اتم های کربن تشکیل شده اند که توسط پیوندهای کووالانسی در کنار هم نگهداری می شوند.