Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng trên là do cấu trúc tinh thể của các vật liệu.

Trong trường hợp của than chì, các nguyên tử C được sắp xếp theo cấu trúc tinh thể không đều, tạo ra các lỗ trống và không gian giữa các nguyên tử. Điều này làm cho than chì mềm và dễ dàng bẻ gẫy.

Trong khi đó, kim cương có cấu trúc tinh thể rất đặc biệt, trong đó các nguyên tử C được sắp xếp theo cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Cấu trúc này tạo ra liên kết cực mạnh giữa các nguyên tử, làm cho kim cương rất cứng và khó bị biến dạng.

Do sự khác biệt về cấu trúc tinh thể, than chì có thể dễ dàng bẻ gẫy và có giá thành rẻ, trong khi kim cương lại rất cứng và có giá thành đắt đỏ.