Das Element der IV.-Hauptgruppe Kohlenstoff tritt in drei Strukturgruppen auf:

Kubischer Diamant ist eine dreidimensional unendliche Gerüststruktur, in der jedes C-Atom von vier äquidistanten C-Atomen ideal tetraedrisch umgeben und über kovalente Einfachbindungen mit diesen Nachbarn verbunden ist (Grafik). In der Struktur erkannt man C-Sechsringe mit Sesselkonformation, die über equatorial, equatorial-Verknüpfungen "zweidimensionale gewellte Schichten" bilden (Grafik). Über axial, axial-Verknüpfungen derartiger Schichten entsteht, wenn sie relativ gegeneinander versetzt in ABC-Abfolge gestapelt sind, unter Ausbildung von neuen Sechsringen mit Sesselkonformation die dreidimensionale Diamantstruktur.

Schichten aus kondensierten Sesselringen mit ABC-Abfolge treten in der Diamantstruktur in vier Raumrichtungen auf, die den Raumdiagonalen der kubischen Elementarzelle entsprechen. In der Elementarzelle (Grafik) befinden sich C-Atome auf allen Eckpunkten (8/8 = 1), allen Flächenmittelpunkten (6/2 = 3) sowie den Mittelpunkten von vier der acht Oktanten (4/1 = 4). Alle Atome sind in der Raumgruppe Fd-3m symmetrieäquivalent.

Die C-C-Bindungslängen betragen 154 pm, die C-C-C-Bindungswinkel 109.47°.

Wegen der niedrigen Koordinationszahl (CN = 4) stellt die Diamantstruktur keine dichte Atomanordnung, sondern vielmehr eine recht offene Gerüststruktur dar. Jeweils zehn C-Atome umgeben größere ("adamantanartige") Lücken, deren Zentren sich in der Mitte sowie auf allen Kantenmittelpunkten der Elementarzelle befinden (Grafik). Ein entsprechendes Segment aus der Diamantstruktur ist das Adamantanmolekül C10H 16.

Topologisch basiert die Diamantstruktur auf einem dreidimensional, vierbindigen Netz, in dem die sechs kürzesten Umläufe an jedem Knoten ausschließlich Sechsringe sind. Sofern mehrere gleich lange Umläufe zwischen zwei bestimmten Knoten möglich sind, wird nur einer für die Zählung herangezogen (Grafik). In der SCHÄFLI-Symbolik ist dies ein 66-Netz. Dieses Netz liegt in der Diamantstruktur mit seiner maximal möglichen Raumgruppensymmetrie vor ("kubisches Diamantnetz").

Isotyp zu kubischem C-Diamant sind die Gruppenhomologen a-Si, a-Ge und a-Sn.

Homöotype Verbindungen:

Auf dem kubischen Diamantnetz basieren auch komplexe Strukturen wie

Kristallografische Daten für kubischen C-Diamant:
Kristallsystem kubisch
Gitterkonstante a = 356.7 pm
Translationsgitter kubisch flächenzentriert (cF)
Kristallklasse m-3m
Raumgruppe Fd-3m (No. 227)
Zahl der Atome pro Elementarzelle Z = 8


Atomkoordinaten für kubischen C-Diamant:
Atom Punktlage Punktsymmetrie der Lage x y z
C 8a -43m 0 0 0