Il diamante e la grafite (utilizzata per ralizzare la mina delle matite), nonostante si presentino allo sguardo come completamente diversi l'uno dall'altra e abbiano anche proprietà diametralmente opposte (tra le quali colore, conducibilità elettrica, durezza), sono in realtà fatti entrambi di carbonio puro.

Questa particolarità è data da quello che in chimica viene chiamato polimorfismo, ossia quel fenomeno per cui un elemento o un composto, cristallizzandosi, può assumere strutture particolari diverse e presentarsi, quindi, in più modificazioni o fasi cristalline.

Nello specifico, la grafite ha una struttura reticolare a piani paralleli facilmente separabili, ogni atomo di carbonio è legato ad altri tre con legami covalenti disposti a 120° e i piani reticolari sono tenuti insieme tra loro da legami di Van der Waals.

Il diamante invece presenta una struttura reticolare molto più solida, a sviluppo tridimensionale: un atomo di carbonio è legato con legami covalenti ad altri quattro atomi (sempre di C) che lo circondano su tre dimensioni, formando una struttura tetraedrica

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