Углерод – особый элемент. Ни один другой химический элемент не может образовывать такое многообразие соединений. Причина этого многобразия в том, что атомы углерода способны:

• соединяться друг с другом в цепи различного строения – открытые (неразветвленные, разветвленные), замкнутые (управляемая анимация) и разной длины – от двух атомов углерода (этан, этилен, ацетилен) до сотен тысяч (полиэтилен, полипропилен, полистирол, другие карбоцепные полимеры), а также создавать разнообразные наноструктуры (фуллерены, нанотрубки, наноконусы и т.п);


• образовывать не только простые (одинарные), но и кратные (двойные, тройные) связи:

CH₃ – CH₃CH₂ = CH₂H–C≡C–H

• создавать прочные связи почти с любым другим элементом.

Эти уникальные свойства углерода объясняются сочетанием двух факторов:

• наличие на внешнем энергетическом уровне (2s и 2p) четырех электронов (поэтому атом углерода не склонен ни терять, ни приобретать свободные электроны с образованием ионов);
• малый размер атома (в сравнении с другими элементами IV группы).

Вследствие этого углерод образует главным образом ковалентные, а не ионные связи, и проявляет валентность, равную 4.

• Углерод постоянно циркулирует в земной биосфере по замкнутым взаимосвязанным путям.
  См. Круговорот углерода в природе на elementy.ru Биогеохимический цикл углерода