原子序数为 6 的化学元素，具有独特的键合特性和结晶特性。这些特性是由 4 个 价电子 （ 原子）所导致的。4 个价电子可实现任何类型的键合和结晶，因此可实现多种独特的结晶形式。碳原子同样可以吸收和释放价电子，以进行键合。其可以形成双键变成 2 价元素，或者形成单键变成 1 价元素，也可以形成 4 个单键或者两个双键，亦或是同时形成一个双键和两个单键。碳是有机 聚合物整体多样性的基础。根据具体生长条件，碳可以结晶形成这些不同的物质，如：烟煤、金刚石、 石墨烯 或者诸如富勒烯（“足球状分子”）之类的外来结构。
