Kim cương là cacbon tinh khiết tồn tại trong tự nhiên, là khoáng vật có độ cứng cao nhất trong "gia đình" khoáng vật, là quán quân về độ cứng. Trong kim cương, các nguyên tử cacbon được sắp xếp thành tinh thể đều đặn, mỗi quyên tử cacbon nói chặt chẽ với 4 nguyên tử cung quanh, tạo nên một tinh thể có cấu trúc rất bền chắc nên có độ cứng rất cao. Sản lượng kim cương trong tự nhiên rất ít, thường vị vùi lấp ở những lớp sâu trong vỏ Trái Đất. Với điệu kiện nhiệt độ và áp suất rất cao của các lớp dung nham sâu trong lòng đất, cacbon mới có khả năng kết tinh để thành các tinh thể kim cương quý giá. Do sản lượng kim cương tự nhiên rất ít, giá trị rất lớn bên người ta đã tìm cách dùng nhiệt độ cao và áp suất cao để chế tạo kin cương nhân tạo. Người ta chứng minh rằng ở nhiệt độ cao 2000°C và dưới áp suất 5, 065.107 pascal (tức 50.000 atm) mới đạt kim cương ở trạng thái ổn định. Nguồn: Trích_10Vạn Câu Hỏi Vì Sao
Thành phần hóa học, kim cương được tạo thành từ các nguyên tử carbon giống với loại than chì mềm vốn được dùng làm lõi bút chì. Tuy nhiên, hai loại vật chất này lại khác nhau về cách thức các nguyên tử liên kết với nhau Than chì được cấu tạo từ nhiều lớp nguyên tử carbon, mỗi lớp gồm các nguyên tử kết nối với nhau theo hình lục giác phẳng, và các lớp được kết nối với nhau bởi lực hấp dẫn yếu Ở kim cương, các nguyên tử carbon được kết nối với nhau theo hình khối tứ diện, rất vững chắc. Bản thân các nguyên tử carbon cũng liên kết với nhau rất chắc chắn - mỗi nguyên tử có liên kết hóa trị với bốn nguyên tử khác - cho nên khi được kết hợp với cấu trúc tứ diện này, kim cương trở nên cực kỳ cứng. Bản thân từ "kim cương" (diamond) bắt nguồn từ một từ cổ Hy Lạp là adámas, còn có nghĩa là không thể bẻ gãy. Tất nhiên là kim cương vẫn có thể bị bẻ gãy, bị nghiền nát nếu bị tác động với áp lực đủ lớn. Các vết rạn nứt nhỏ trong một tinh thể có thể làm nó suy yếu, khiến kim cương dễ bị vỡ.
