פחם הוא חומר ציור כהה מט שמתפורר בקלות ומשמש לעתים קרובות לסימנים אקספרסיביים. המבנה של פחם הוא של סריג מורכב ללא עיצוב מובחן או חוזר על עצמו. חוסר האחידות הזה גורם לו להתקפל באופן לא סדיר פנימה על עצמו ויוצר הרבה מטבלים ומכתשים קטנים בתוך המבנה שלו ושטח פנים עצום. מבנה הנקבוביות הזה מאפשר להשתמש בו בתהליכים מדעיים כמסנן שכן, בהתאם לתנאים בהם מיוצר הפחם, המכתשים יכולים להיווצר בגדלים שונים המאפשרים להם לספוח מולקולות ספציפיות (בדומה למסננת). חוסר האחידות הזה גם גורם לו להיות שביר מאוד ולהישבר בצורה מוזרה ברמה המולקולרית, וכתוצאה מכך לחומר מאובק, מתפורר ומאט, הנתפס בשן הנייר, אך ניתן לנגב אותו בקלות אם הוא לא מקובע בחלק דֶרֶך. המרקם המתקלף של פחם מאפשר לאמנים ליצור מגוון עצום של מרקמים מקו צפוף כאשר מופעל לחץ מכיוון שחלקיקים רבים מופקדים לקו עדין ואבקתי בהרבה כאשר משתמשים בפחות לחץ והחלקיקים מתפזרים או מתפזרים יותר. המבנה המולקולרי גם מודיע על היישום שלו - ציור עם פחם מרגיש מחוספס וקצת קליט מכיוון שברמה המולקולרית הפחם נשבר בצורה לא סדירה.
גרפיט הוא חומר מעט מבריק, בדרך כלל בצבע אפור המשמש בדרך כלל בעפרונות ומקלות עבור רוב יישומי הכתיבה והציור. לעומת זאת, גרפיט מייצר הרבה פחות אבק בעת שימוש ונצמד למשטחים בקלות רבה יותר ללא צורך רב, אם בכלל, בקיבוע. הסיבה לכך היא המבנה האחיד והשכבתי של הגרפיט, כפי שמוצג לעיל. בעוד שהאטומים בתוך כל שכבה קשורים בצורה מאובטחת מאוד, וכתוצאה מכך יריעות גרפיט יציבות מאוד, הקשרים בין השכבות חלשים, מה שמאפשר ליריעות היציבות להחליק ולהחליק בקלות אחת על השנייה (דמיינו קופסה של יריעות לזניה יבשות). כאשר מציירים עם גרפיט, השכבות מחליקות בקלות אחת מהשנייה, ולכן מהעפרון, מה שמאפשר לכלי להחליק ללא מאמץ על פני הנייר ולהשאיר מאחור גיליונות גרפיט מובנים בצורה מושלמת. זה מסביר מדוע גרפיט פחות מתפורר מפחם, מייצר סימנים חלקים יותר, פחות מאובקים וקל יותר לשלוט בו - למרות שיריעות גרפיט נפרדות זו מזו הן ישמרו על המבנה האחיד שלהן, בעוד שפחם ישבר לרסיסים לא סדירים. לגרפיט מראה מעט מבריק וצבעו אפור עמום - מכיוון שהוא לא תגובתי, ניתן לערבב אותו גם עם פיגמנטים ליצירת עפרונות גרפיט צבעוניים.
