鑽石（diamond）

鑽石是純碳，跟鉛筆芯和煤灰是同一種元素，卻排成大自然所允許最剛硬的花樣。每個碳原子恰好與四個鄰居手牽手，均勻分布成一個四面體，而這四個鄰居各自也如此，無縫地延伸成三維鷹架。沒有弱點，也沒有容易滑動的平面，所以鑽石是我們所知最硬的天然材料。

關鍵在鍵結。碳有 4 個外層電子，形成 4 個又強又短、純共價的鍵，指向四面體的四角，就像二氧化矽裡的矽一樣。因為每個原子都被這些剛硬、具方向性的鍵鎖在另外四個原子上，整顆晶體就像一個巨大的分子。這使鑽石極硬（莫氏硬度 10）、剛度極高、熔點超過 3500 度 C，而且出人意料地非常會傳熱，儘管它不導電（電子全綁在鍵裡，沒有自由電子載流）。

同樣的四個碳原子換個排法就成了石墨，也就是鉛筆裡那軟軟的灰色東西，所以造就鑽石的是結構而非成分。這就是多形性（同素異形）：一種元素、兩種結構、天差地別的性質。鑽石正因為沒有更軟的東西刮得動它，才用於切削、研磨、鑽孔工具與研磨劑。一個常見迷思是鑽石堅不可摧；它最硬，但也很脆，若從對的方向敲擊，會沿特定平面乾淨地劈開。