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1.1 Densidad
La densidad de una piedra es la relación entre su peso y el mismo volumen de agua. Una gema que tenga una densidad de 2,8 pesa pues 2,8 veces el peso del mismo volumen de agua. El peso específico de las gemas se sitúa entre 1 y 7, las que están situadas por debajo de 2 (el ámbar por ejemplo) están consideradas como ligeras, las comprendidas entre 2 y 4 (por ejemplo el cuarzo) están calificadas como normales, y las que están por encima de 4 están consideradas como pesadas.

El diamante tiene una densidad media de 3,52. Esta cifra puede variar con arreglo a su contenido en elementos extraños y en inclusiones. Así, la densidad de los diamantes australianos puede ser 3,54, la densidad de ciertos diamantes amarillos de África puede ser 3,524 y ciertos diamantes marrones de Brasil pueden tener una densidad de 3,60.

En gemología, donde se pesa solamente pequeñas cantidades, se utilizan dos métodos para establecer el peso específico, a saber: el método de pesaje (que se practica con ayuda de una balanza hidrostática) y el método de líquidos densos. El primero exige bastante tiempo y el segundo es bastante costoso y puede ser utilizado para piedras más voluminosas.

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La dureza puede definirse como la resistencia que ofrece un material a ser rayado. Este procedimiento ya casi no se emplea hoy día más que por coleccionistas de minerales porque no es lo suficiente preciso para la gemología. Para medir esta dureza nos basamos pues en la escala de Mohs que tiene 10 grados, de 1 a 10. Las piedras de grado 1 y 2 pasan por blandas, las que están entre 3 y 6 tienen una dureza media, más allá de 6 se dice que son duras. La prueba de dureza se realiza con la ayuda de punzones de diferentes durezas que se pasan sobre una faceta de la parte inferior de la gema comenzando con el punzón menos duro, hasta que uno de los punzones raye la gema.
El diamante tiene una dureza de 10 según la escala cualitativa de dureza por ensayo al rayado según Mohs.

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La resistencia al choque mecánico es, por regla general, inversa a la dureza de la piedra. Es decir, cuanto más elevada sea la dureza de una gema más frágil será al choque.

Un diamante pues será relativamente frágil al choque pero el diamante posee también una elasticidad muy fuerte que hace que rebote como una pelota cuando impacta sobre una superficie dura. Un único choque que es insuficiente para quebrar una gema, puede provocarla si se repite. Un cristal de roca que choca contra un diamante sufrirá a menudo menos daños que el diamante.

Los tratamientos térmicos utilizados para mejorar el color de las gemas las debilitan, modificando su estructura interna. Una gema que posea un plano de crucero perfecto podrá romperse fácilmente según esta dirección después del choque de una lámina. Por ejemplo, para el diamante utilizamos este método para separar en dos partes el diamante en bruto, llamamos esta operación exfoliación. Un tronco se hendirá mejor siempre en el sentido de la veta de la madera que perpendicularmente a ella. En el diamante ocurre lo mismo, será más fácil dividir un diamante en dos partes si se golpea en el sentido de su plano de crucero o exfoliación.

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Las características y las propiedades del grafito se relacionan e impactan en el resultado final al proveer algún material para una empresa, favoreciendo a todo tipo de sectores productivos. A continuación enlistamos las propiedades del grafito  y explicamos brevemente en qué consisten:

1. Bajo coeficiente de expansión térmica: Lo convierten ideal para aplicaciones de alta temperatura sin expansión.

2. Alta conductividad térmica: Permite la rápida disipación o distribución de calor.

3. Autolubricante: La estructura molecular de grafito permite una lubricación o efecto desmoldante utilizado en diversas aplicaciones.

4. Inerte al ataque químico: Baja reactividad con ácidos y químicos utilizados en la industria.

Son muchas las aplicaciones que en la actualidad se pueden reconocer del grafito, se puede resaltar su participación en la elaboración de pinturas, lápices, lubricantes, electrodos e incluso como moderador en reactores nucleares.

Pero es debido a las propiedades del grafito que es posible aplicarlo en un centenar de formas como son anillos, aspas para bombas centrífugas, bujes, barras revolvedoras, crisoles de fundición para procesos de vaciado, escobillas, insertos y soportes antiadherentes.

El grafito se encuentra tan inmiscuido en la vida cotidiana que se ha vuelto indispensable, especialmente en el sector industrial, que abarca desde el sector agrícola, alimenticio, eléctrico, metalúrgico, químico, de transporte, etc.

Todos estos sectores mantienen requerimientos tan puntuales que necesitan productos diseñados para la aplicación específica del cliente final, como es el caso de los lubricantes líquidos y sus vehículos anticontaminantes.

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El verdadero carbono amorfo tiene enlaces π localizados con desviaciones en el espaciado interatómico y variación en el ángulo de enlace. Posee enlaces hibridados sp² y sp³ cuya relación varía de acuerdo al tipo de carbono amorfo.

Sus propiedades físicas y químicas están relacionadas con su organización molecular y con su microestructura.

En general, presenta propiedades de elevada estabilidad y de alta dureza mecánica, de resistencia al calor y resistencia al desgaste. Además, se caracteriza porque posee elevada transparencia óptica, bajo coeficiente de fricción, y resistencia a varios agentes corrosivos.

El carbono amorfo es sensible a los efectos de la irradiación, presenta elevada estabilidad electroquímica y conductividad eléctrica, entre otras propiedades.

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A comienzos del siglo XXI, las propiedades químicas y físicas de fulerenos todavía están bajo intenso estudio, en laboratorios de investigación pura y aplicada. En abril de 2003, se estaba estudiando el potencial uso medicinal de los fulerenos, fijando antibióticos espécificos en su estructura para atacar bacterias resistentes y ciertas células de cancerígenas, tales como el melanoma.

Los fulerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y es también muy poco soluble en la mayoría de disolventes. Entre los disolventes comunes para los fulerenos se incluyen el tolueno y de disulfuro de carbono. Las disoluciones de buckminsterfulereno puro tienen un color púrpura intenso. El fulereno es la única forma alotrópica del carbono que puede ser disuelta. Los investigadores han podido aumentar su reactividad uniendo grupos activos a las superficies de los fulerenos. El buckminsterfulereno no presenta "superaromaticidad", es decir, los electrones de los anillos hexagonales no pueden deslocalizar en la molécula entera.

Se pueden atrapar otros átomos dentro de los fulerenos; de hecho existen evidencias de ello gracias al análisis del gas noble conservado en estas condiciones tras el impacto de un meteorito a finales del perido pérmico. En el campo de la nanotecnología, la resistencia térmica y la superconductividad son algunas de las características más profundamente estudiadas.

Un método habitual para producir fulerenos es hacer pasar una corriente eléctrica intensa entre dos electrodos de grafito próximos en atmósfera inerte. El arco resultante entre los dos electrodos produce un depósito de hollín del que se pueden aislar muchos fulerenos diferentes.

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Mecánicas

Los nanotubos de carbono poseen excelentes propiedades mecánicas: alta dureza, tenacidad, resistencia mecánica, flexibilidad y elasticidad, aunque hay que aplicar grandes fuerzas para deformarlos. Son, además muy ligeros. Los nuevos materiales compuestos que incorporan nanotubos de carbono pueden exhibir una o varias de estas características, siendo así aptos para aplicaciones muy específicas como las aeroespaciales.

Eléctricas

Los nanotubos metálicos, por ejemplo, son capaces de conducir la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los cables de cobre tradicionales. Otros nanotubos de carbono son semiconductores por lo que se piensa en ellos como posibles sustitutos del silicio en la electrónica del futuro. Además, los nanotubos son emisores de campo, tienen propiedades optoelectrónicas, etc.
Al formar compuestos agregando pequeñas cantidades de nanotubos a otros materiales, como polímeros por ejemplo, cambian las propiedades eléctricas de estos dando lugar a diversas aplicaciones industriales. Es interesante señalar, además, que añadiendo una cantidad insignificante de nanotubos se pueden mejorar las propiedades eléctricas del material en varios órdenes de magnitud sin aumentar apenas el peso del material.

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Hidrófobas

Los nanotubos de carbono son hidrófobos, es decir, repelen el agua. Esta característica puede dar lugar al desarrollo de compuestos con la misma característica.

Ignífugas

Se ha comprobado experimentalmente que los polímeros reforzados con nanotubos de carbono tienen propiedades ignífugas. El motivo no se conoce todavía muy bien pero podría ser porque al elevarse la temperatura en caso de fuego los nanotubos se desplazarían hacia la superficie y formarían una red que, aparte de mantener la integridad estructural del polímero, formarían parte de una barrera aislante que protegería al interior del material (hay que recordar que los nanotubos de carbono conducen muy bien el calor en la dirección del eje del nanotubo, pero no transversalmente).

La ventaja de los nanotubos de carbono como aditivos ignífugos es que permitiría desplazar a otros que se usan actualmente y que son perjudiciales para el medioambiente.
Los materiales compuestos con propiedades ignífugas son de vital importancia en muchos ámbitos de aplicación. Los aviones comerciales de transporte, por ejemplo, contienen gran cantidad de plásticos inflamables en la tapicería de los asientos, ventanas, marcos de ventanas, aislamientos de cables y partes variadas.

Térmicas

Los nanotubos de carbono, además de ser muy estables a altas temperaturas, presentan una altísima conductividad térmica (superior a la del diamante) en la dirección del eje. Sin embargo, si se les aplica calor en dirección perpendicular al eje, lo reflejan.

Estas propiedades se transfieren a los compuestos que contienen nanotubos de carbono. Así, se pueden desarrollar materiales con alta conductividad térmica en una dirección pero aislantes en otra, según la alineación de los nanotubos de carbono. La primera propiedad podrá ser usada para fabricar disipadores de calor en ciertas aplicaciones como la electrónica donde los chips pueden alcanzar temperaturas superiores a 100ºC. La segunda servirá para elaborar estupendas barreras térmicas.

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https://www.esgraf.com.mx/caracteristicas-y-propiedades-del-grafito/
https://www.diamantes-infos.com/diamante-tallado/propiedades-diamante.html
https://www.lifeder.com/carbono-amorfo/
https://www.quimica.es/enciclopedia/Fulereno.html
https://www.aitiip.com/noticias/materiales-con-nanotubos-de-carbono.html