Tinh thể được tạo nên bởi các nguyên tử nằm ở các nút của mạng tinh thể, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
Ta lấy tinh thể kim cương làm ví dụ. Tinh thể kim cương tạo nên từ các nguyên tử cacbon.
Nguyên tử cacbon có 4 electron ngoài cùng.Trong tinh thể kim cương, mỗi nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử cacbon lân cận gần nhất bằng bốn cặp electron chung. Các nguyên tử cacbon này nằm trên bốn đỉnh của một tứ diện đều (lai hóa sp3). Mỗi nguyên tử cacbon ở đỉnh lại lien kết với 4 nguyên tử cacbon khác,...
Lực liên kết cộng hóa trị rất lớn, vì vậy các tinh thể nguyên tử đều bèn vững, khá cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi.
Kim cương, silic, gemani, silic cacbua (SiC),... là những tinh thể nguyên tử, kim cương có độ cứng lớn nhất so với các chất khác.
Than chì (graphit)
Kim cương và than chì đều được cấu tạo nên từ những nguyên tử cacbon. Tinh thể kim cương có cấu trúc như đã xét ở trên, tinh thể than chì có cấu trúc lớp.
Cấu trúc tinh thể than chì
Trong mỗi lớp, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị theo kiểu sp2 (góc liên kết CCC bằng 120o).
Liên kết trong mỗi lớp rất bền vững. Tuy nhiên liên kết giữa các lớp lại rất yếu làm cho các lớp có thể trượt lên nhau, do đó mà than chì mềm và dễ tách ra thành vảy nhỏ.
Tuy cùng được tạo nên từ những nguyên tử cacbon nhưng do cách sắp xếp khác nhau trong mạng lưới tinh thể mà kim cương và than chì có tính
chất khác hẳn nhau: kim cương thì trong suốt, than chì thì đen; kim cương thì cứng, than chì thì mềm