金刚石是碳的同素异形体，具有独特的物理性质，被誉为自然界中最硬的物质。它的化学式为C，与石墨一样，都是由碳元素构成。金刚石的晶体结构为面心立方，每个晶胞含有两组八个碳原子。这种结构赋予了金刚石其超硬和耐磨的特性，使其成为制造高精度工具和珠宝的首选材料。

金刚石的颜色主要取决于其内含有的微量元素，最理想的颜色是无色，但也有如蓝色、紫色和金黄色等特殊颜色的金刚石，这些颜色的金刚石更为稀有，价值也更高。历史上，印度是著名的金刚石产地，许多世界著名的钻石如“光明之山”和“奥尔洛夫”都源自印度。

由于金刚石的稀有性，其开采和加工都极为困难，因此成品钻石的价格十分昂贵。常见的钻石形状有圆形、长方形、方形、椭圆形、心形、梨形和橄榄形等。世界上最重的钻石是“库里南”，重达3106.3克拉，但现在已经被分割成九颗小钻。

除了作为宝石，金刚石还广泛应用于工业领域，如地质钻头、石油钻头、拉丝模、修整器、玻璃刀等。美国通用电器公司曾经合成了硬度超过天然金刚石的人造金刚石，这种高硬度的人造金刚石在科学研究和高科技领域有着广泛的应用前景。

在鉴别钻石真伪方面，有几种简单的方法。例如，钻石具有单折光性，可以通过观察其在放大镜下的光学特性来区分真伪。此外，钻石对油脂和污垢有吸附性，这也是区分真假的一个特征。还有，真钻石在特定角度下能够展现出一线直落的特征，而仿冒品则呈现出小圆点组成的线条。最后，真钻石在特定光源下会呈现特有的金刚光泽。

金刚石在中国也有发现，例如在1977年山东临沭县发现的“常林钻石”，重达158.786克拉，被列为世界名钻。中国的金刚石主要产地包括山东、河南、辽宁等地。

与金刚石相比，石墨的原子结构是平面六边形，呈片状，而金刚石的原子结构是立体的正四面体，呈金字塔形。尽管两者化学性质相同，但物理性质却大相径庭。