Carbon nhỏ và có bốn điện tử hóa trị; những yếu tố này kết hợp thành một cấu trúc độc đáo cho phép nó dễ dàng tạo ra chuỗi nguyên tử cacbon. Nó tạo ra liên kết cộng hóa trị - liên kết mạnh nhất giữa các nguyên tử.
Liên kết cộng hóa trị là liên kết mà các nguyên tử chia sẻ các electron để tạo thành liên kết. Loại liên kết này mạnh hơn liên kết ion trong đó các điện tử được tặng cho nguyên tử khác. Các electron hóa trị được mang bởi một nguyên tử ở lớp vỏ ngoài cùng, lớp vỏ này có thể được chia sẻ với một nguyên tử khác.
Do có bốn electron hóa trị của cacbon, nó thậm chí có thể liên kết với chính nó hai hoặc ba lần. Các liên kết này đều là liên kết cộng hóa trị, tạo nên một chuỗi nguyên tử bền chặt. Bởi vì mỗi liên kết có tám điện tử hóa trị, nó cũng đáp ứng quy tắc bát phân, quy tắc này thiết lập rằng một phân tử chứa một số nguyên tố nhất định (chẳng hạn như cacbon hoặc nitơ) sẽ ổn định hơn nếu nó có tám điện tử hóa trị.
Tương tự, cacbon cũng liên kết tốt với các nguyên tử khác. Trên thực tế, các nhà khoa học biết ít nhất 10 triệu hợp chất bao gồm carbon, theo Jefferson Lab. Nghiên cứu về các hợp chất này được gọi là hóa học hữu cơ. Trên thực tế, carbon là nguyên tố được tìm thấy với tần suất nhiều nhất trong các sinh vật sống trên Trái đất, đó là lý do tại sao các nhà khoa học nói rằng sự sống dựa trên carbon. Carbon rất cần thiết cho sự sống trên Trái đất.
