金刚石

金刚石结构的原型是金刚石的晶体结构。在金刚石晶体中，每个碳原子的4个价电子以sp3杂化的方式，形成4个完全等同的原子轨道，与最相邻的4个碳原子形成共价键。这4个共价键之间的角度都相等，约为109.28度，精确值，这样形成由5个碳原子构成的正四面体结构单元，其中4个碳原子位于正四面体的顶点，1个碳原子位于正四面体的中心。因为共价键难以变形，C-C键能大，所以金刚石硬度和熔点都很高，化学稳定性好。共价键中的电子被束缚在化学键中不能参与导电，所以金刚石是绝缘体，不导电。

金刚石结构的空间堆积率（又称占位比，为 0.34）比面心立方结构和六角密积结构(与长轴短轴比有关，近似与面心立方结构相同)低，也比体心立方结构低。但金刚石结构的原子密度（即单位空间中的原子数）大。这一特点对于金刚石尤其显著，因为金刚石中的C-C键长很小

在金刚石晶胞中：C原子占据立方晶胞的顶点、面心和互不相邻的四个小立方体的中心，与每个C原子等距紧邻的C原子有4个，它们之间的距离为√3 a/4。最小碳环由6个C原子组成，每个C原子分属于1个六元环。1mol 金刚石的晶体中，C—C键数目为2mol。单晶硅的晶胞结构与金刚石类似。