Il carbonio è presente in un'ampia varietà di molecole perché la sua struttura atomica rende estremamente facile la formazione di legami. Il carbonio si lega prontamente a più altri atomi e può formare catene di legami con altri atomi di carbonio .
Il guscio di valenza esterno di Carbon contiene quattro di un possibile otto elettroni. Ciò consente al carbonio di legarsi contemporaneamente con altri quattro atomi. Ad esempio, il carbonio può legarsi con quattro atomi di idrogeno per formare metano. In alternativa, il carbonio può legarsi contemporaneamente con altri atomi di carbonio e altri atomi. Due atomi di carbonio possono legarsi l'uno con l'altro e ciascuno con tre atomi di idrogeno, formando C2H6. Infine, in diverse strutture possono formarsi catene di carbonio che includono un numero enorme di atomi di carbonio; questi creano materiali come il carbone e il diamante e sono la base della nanotecnologia.
