En el ejemplo que menciona, gran parte de la dureza se debe a la naturaleza de la unión atómica dentro del material. Antes de continuar, es importante señalar que el diamante y el grafito están hechos exclusivamente de carbono y que las diferencias en sus propiedades surgen principalmente de la estructura y la unión de los átomos de carbono en estos materiales. Estas diferencias estructurales pueden explicar las diferencias en la dureza de muchos materiales, pero a menudo hay otros factores que intervienen en la determinación de la dureza de los materiales.
Para el diamante, cada átomo de carbono se une a otros cuatro átomos de carbono en una disposición tetraédrica muy específica. Cuando muchos de estos átomos de carbono se unen, se crea una red extendida de átomos de carbono. Esencialmente, una red extendida se puede considerar como una molécula única y muy grande que hace que el diamante sea extremadamente resistente porque todos los átomos de carbono están de alguna manera “unidos”.
Con el grafito, los átomos de carbono solo se unen a otros tres átomos de carbono en una disposición plana y trigonal. Cuando estos átomos de carbono se unen, forman láminas que se apilan una encima de la otra y solo se mantienen unidas por fuerzas débiles entre las capas. El hecho de que el carbono esté presente como una lámina significa que los átomos de carbono no están “unidos entre sí” como lo están en el diamante y pueden deslizarse uno sobre el otro.
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