La capacidad de los átomos de carbono para formar enlaces covalentes con otros átomos de carbono es la más singular de sus propiedades de enlace. Esto permite que el carbono forme largas cadenas continuas, ramas y bucles formados por carbono e hidrógeno en hidrocarburos y solo carbono en alótropos de carbono como C 60 .
La capacidad del carbono para unirse a sí mismo se llama catenación. Esta capacidad de los átomos de carbono para combinarse con otros átomos, incluido el mismo, con un alto grado de versatilidad da lugar a la posibilidad de combinaciones casi infinitas. Se han documentado más de 10 millones de compuestos orgánicos que consisten en una combinación de carbono y otros elementos, y cada día se conciben y sintetizan nuevos compuestos orgánicos.
La posición del carbón a mitad de camino en la tabla periódica hace que no sea un metal ni un no metal, por lo que es igualmente probable que comparta electrones con cualquiera. La abundancia de electrones de la capa externa en el carbono lo hace capaz de formar un máximo de cuatro enlaces covalentes.
Además de compartir electrones con metales y no metales de electronegatividad moderada, el carbono también puede donar o aceptar electrones, dando lugar a sales orgánicas. El silicio es otro elemento que puede unirse a sí mismo y formar largas cadenas, pero el gran tamaño de los átomos de silicio lo hace incapaz de formar una variedad de compuestos tan grande como el carbono.
