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金刚石的熔点是3550℃，沸点是4827℃；石墨的熔点是3652℃～3697℃(升华)，沸点是4827℃。从上述的数据可知石墨熔点高于金刚石，但两者的沸点相同。
从层内部来看，石墨是原子晶体；从层层之间来看，石墨是分子晶体(总体说来，石墨应该是混合型晶体)。金刚石是原子晶体。
石墨是层状结构，C原子sp2杂化，与3个C原子形成σ键，未杂化的1个p轨道形成大π键。
金刚石，是空间网状结构，C原子sp3杂化，与4个C原子成键。
sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，而且石墨的碳原子还有大π键(石墨晶体层内共价键的键长是1.42×10－10m，金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10－10m)，所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量。
所以石墨的熔点比金刚石高。
石墨和金刚石熔化以后，碳原子的排列会发生改变，原子间的作用力变成一样的了，沸点相同(4827摄氏度)。
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