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同素异形体，是指由同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质。同一元素因为排列方式不同而产生不同的物理性质与化学性质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。

石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学性质完全相同，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体。

石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状，金刚石原子间是立体的正四面体结构。从片层内部来看，石墨是原子晶体，从片层之间来看，石墨是分子晶体，而金刚石是原子晶体。