Thành phần chính là cacbon (C). Than chì được tạo ra trong tự nhiên được hình thành trong quá trình khử ở điều kiện nhiệt độ-cao. Than chì được phân bố rộng rãi do quá trình biến chất trầm tích, được hình thành do quá trình biến chất khu vực của các loại đá trầm tích giàu chất hữu cơ hoặc chất cacbon. Ví dụ, các vỉa than hoặc đá trầm tích chứa cacbon có thể tạo ra than chì thông qua quá trình biến chất; khi đá magma tiếp xúc với đá vôi, CO2 bị phân hủy từ đá vôi cũng có thể tạo thành than chì thông qua quá trình khử. Than chì hiếm khi nguyên chất và thường chứa một lượng lớn các chất phụ gia cơ học như thạch anh, mica, muối, oxit sắt, oxit magiê, oxit canxi, phốt pho pentoxit, v.v. Đôi khi có các loại khí như CO2, CO, H2, CH4, N2, nước và nhựa đường. Tinh thể than chì là một mạng lưới nhiều lớp, bao gồm nhiều vòng lục giác đều đặn của các nguyên tử carbon được kết nối với nhau tạo thành một mạng lưới phẳng khổng lồ, song song và chồng chéo lên nhau. Các tinh thể than chì phổ biến hơn thuộc hệ tinh thể lục giác. Tinh thể hoàn chỉnh rất hiếm và thường xuất hiện ở dạng tấm và vảy. Than chì vô định hình thường ở dạng cục và bột. Khi đường kính tinh thể của than chì tự nhiên nhỏ hơn 1 μm và dạng tinh thể của nó khó nhìn thấy dưới kính hiển vi thông thường, tổng hợp than chì dày đặc được gọi là than chì vi tinh thể (còn được gọi là than chì vô định hình hoặc than chì đất).
Màu sắc của than chì dao động từ xám sắt đến xám thép, có vệt đen. Nó có tính không đồng nhất quang học đáng kể, độ cứng không đồng nhất, mờ đục và có ánh kim loại. Tinh thể Aphanitic bị xỉn màu. Độ cứng là 1 đến 2, trọng lượng riêng là 2,09 đến 2,23 và trọng lượng riêng của than chì kém hơn là 1,84 đến 1,98. (Sự thay đổi trọng lượng riêng được xác định bởi số lượng bong bóng.) Các tờ giấy có thể uốn cong, có cảm giác trơn trượt và có thể làm ố giấy và ngón tay. Than chì có tính dẫn nhiệt mạnh (cao hơn đồng và nhôm), độ dẫn điện cao và có thể chịu được nhiệt độ cao trên 3000 độ. Nó có điểm nóng chảy là 3800 độ và điểm sôi là 4250 độ. Nó có độ dẻo, tính ổn định hóa học mạnh và không hòa tan trong axit và kiềm.
1. Sản xuất lò luyện điện, pin điện phân, đèn hồ quang, điện cực hàn hồ quang và máy phát điện, chổi than động cơ, điện trở, thanh cacbon cho điện thoại...
2. Chế tạo các loại nồi nấu kim loại.
3. Bởi vì than chì có thể hấp thụ một số lượng lớn neutron, nên nó có thể được sử dụng làm chất điều tiết trong đống nguyên tử, nhưng nó phải là than chì tinh thể có độ tinh khiết cao.
4. Được sử dụng làm lớp phủ cho bề mặt khuôn đúc cát, lớp phủ chống{1}}rỉ sét, chất bôi trơn máy và chất bôi trơn ổ trục.
5. Hỗn hợp các loại vật liệu chịu lửa và vật liệu cách nhiệt chịu lửa.
6. Làm sơn chống ăn mòn.
7. Làm ruột bút chì và sử dụng chúng làm vật liệu tô màu đen.
8. Sau khi xử lý hóa học đặc biệt, nó có thể được chế tạo thành vật liệu bịt kín linh hoạt.