Почему графит черный, а алмаз прозрачный?

Оба минерала состоят из углерода, но графит при этом черный, а алмаз прозрачный. Происходит это потому, что алмаз представляет собой структуру, в которой каждый атом углерода находится в sp3-гибридном состоянии и связан с четырьмя аналогичными атомами. При этом каждая из связей насыщена, свободных валентностей нет, а электроны полностью заполняют валентную зону, образованную молекулярными орбиталями, связывающими между собой атомы углерода. В этом случае все электроны локализованы – чтобы обеспечить электрон дополнительной энергией для его движения, необходимо переместить его на следующий уровень в зоне, а все уровни заняты. Принцип Паули запрещает двум одинаковым электронам находиться в одной и той же системе, поэтому, чтобы «оторвать» электрон и освободить его, нужно придать ему энергию порядка энергии углерод-углеродной связи. Эта энергия соответствует дальнему УФ-излучению, для которого алмаз непрозрачен. Алмаз пропускает видимое излучение, потому что энергии его квантов недостаточно для изменения энергии электронов.

С графитом дело обстоит иначе. Каждый атом углерода связан с тремя другими атомами (sp2-гибридизация), а четвертый электрон остается «лишним». «Лишний» электрон образует электронное облако, общее для всех атомов слоя в оболочке выше и ниже оболочки. В этом облаке электроны делокализованы и свободно перемещаются, что обеспечивает высокую проводимость графита и сильное поглощение света с любой длиной волны.