石墨是层状结构的，每层每个c分子与周围的三个碳原子成σ键，键角为120°（这些都是实验数据得出的），根据价层电子对互斥理论，石墨中的碳以sp2的方式进行杂化。

而且更准确地说，未参与杂化的spz轨道还有一个孤电子，与石墨层地方向垂直，每个碳原子的spz轨道的孤电子相互重叠（肩并肩），形成离域π键，这些离域电子在整个碳原子平面内自由移动，导致了石墨在平行于片层地方向上有良好的导电性。