答案：D

题目分析：金刚石和石墨是由同种的碳原子构成，所以原子的大小相同，但由于内部碳原子的排列方式不同，导致这两种物质物理性质差异很大，故选D。

点评：碳元素有金钢石、石墨等同素异形体，同素异形体由于结构不同，即原子排列方式不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质，所以化学性质相似。