Than chì (graphite) và kim cương (diamond) đều là một dạng thù hình của carbon. Tuy nhiên, chúng có cấu trúc nguyên tử và tính chất khác nhau, do cách sắp xếp các nguyên tử carbon. Về cơ bản, nguyên tử carbon có 6 electron phân bố trên 2 lớp, trong đó lớp ngoài cùng có 4 electron, để tạo thành liên kết cộng hóa trị.
Trong than chì, mỗi nguyên tử carbon liên kết với ba nguyên tử carbon khác, tạo thành các lớp cấu trúc lục giác, các lớp phẳng này xếp chồng lên nhau như bộ bài và có thể trượt khỏi nhau. Điều này giúp một electron từ mỗi nguyên tử carbon di chuyển tự do. Các electron tự do này có thể di chuyển khắp các lớp than chì. Khi có điện áp, các electron tự do này di chuyển, mang điện tích từ nơi này đến nơi khác, do đó than chì dẫn điện.
Trong khi đó, trong kim cương, mỗi nguyên tử carbon liên kết với bốn nguyên tử carbon khác, tạo thành cấu trúc tứ diện, dạng tinh thể dày đặc, giống như lồng và rất cứng. Điều này có nghĩa là tất cả electron trong kim cương đều tham gia vào liên kết, không có electron nào di chuyển tự do. Chính vì kim cương không có bất kỳ electron nào tự do di chuyển nên kim cương không dẫn điện.
Tóm lại, than chì dẫn điện do có các electron tự do trong cấu trúc của nó, trong khi kim cương không có bất kỳ electron tự do nào. Sự khác biệt về độ dẫn điện giữa than chì và kim cương là ví dụ điển hình về cách sắp xếp các nguyên tử trong một chất có thể ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của nó. Mặc dù than chì và kim cương đều được tạo thành từ cùng một loại nguyên tử, nhưng cấu trúc khác nhau của chúng dẫn đến các tính chất rất khác nhau.
