金刚石是每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键,每个原子分到2个价电子.石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,而每个碳原子还有一个2p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,类似金属键的性质.每个原子分到8/3个价电子.所以石墨的键能比金刚石要大!虽然石墨有层间范德华力,但是石墨的层内共价键比金刚石的共价键要短,能量高,因此化学性质相对稳定.
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