碳有三种普遍的同分异构体分别是无定形碳、石墨和金钢石。
金钢石是一种由是碳元素构成的矿物质，是大自然中最硬实的化学物质，被称作强度之首和石块之首的盛名。金钢石的结晶体夹角54度44分8秒。二十世纪50年代，英国以石墨为原料，在超高压下取得成功地生产制造出人造钻石。到迄今为止，人造钻石已被广泛运用于生产制造和日常生活。
无定形碳一般指木碳、焦碳、骨炭、糖炭、活性碳和碳黑。除碳含量约为10%外，其他主要成分为原素碳。煤是一种纯天然的无定形碳，带有碳、氢、氮等化学物质。无定形碳并不是指这种化学物质的样子，只是指其内部构造。事实上，他们的内部构造并不是真实的无定形体，只是一种与石墨构造类似的结晶。
大部分无定形碳是大概平行面于相互的石墨层构造分子结构精彩片段，不规律集聚在一起，可称之为无规矩层构造。碳原子根据金刚石结构的四面体键融合在层或残片中间。当碳原子在这个四面体中常占的占比非常大时，非晶态碳便会发硬，如焦碳和玻璃碳。
工业生产上常见的炭素商品，就是指从非晶碳原料（如煤、石油焦、沥清焦等）中纯化的炭素商品。伴随着原料和制作工艺的不一样，这类碳商品中石墨晶体构造在是碳元素分子结构中常占的占比也会各有不同。一般来说，石墨晶体的成份越多，碳的纯净度越高，特性和价钱就越高。
因为碳材料和石墨原材料的实质区别并不大，很多碳商品也被称作“石墨XX”。比如，炼铁制造行业常见的大中型电级称之为“石墨电级”。实际上，它是一种碳商品，而不是真实实际意义上的石墨电级。从外型上看，普遍的碳产品容积很大，如冶金工业电动机、冶炼厂炉料砖（碳块）、碳热管散热器等。
石墨，一种原素碳的同分异构体。每一个碳原子由三个其他碳原子(以蜂窝状方式排序的好几个六角形)紧紧围绕，并根据化学键融合以产生共价键分子结构。由于每一个碳原子都发送一个能随意挪动的电子器件，因此 石墨是一种导电性原材料。
石墨分成纯天然石墨和人工合成石墨。纯天然石墨铁矿石可分成土石墨和鱼鳞石墨，在其中鱼鳞石墨是不错的纯天然石墨。人工合成石墨是对碳材料开展生产加工获得的石墨原材料，归属于无定形碳类，提升了碳的纯净度，进一步提高了石墨晶体构造的占比。石墨原材料和碳材料一样，能够 做成电级、耐火保温材料和别的工业品。殊不知，因为其不错的特点，它已被运用于很多高档行业。如高溫润滑液、锂电池材料镀层改性材料等。
总的来说，从理论上讲，碳材料事实上是带有较多非晶碳构造的碳材料。石墨原材料主要是含石墨晶体的碳材料。二者存有着关联性，也是有显著的差别。
