《构造大自然的基础材料》（英语）一书写道：“对于生命而言，没有任何元素比碳元素更重要了。”由于其独特的物理性质，碳元素可以和碳元素以及其他化学元素相结合，从而产生成千上万的化合物。今天，科学家还在不断地发现与合成新的碳化合物。

正如下面的例子显示，碳原子也可以结合形成不同的形状，包括链形、棱锥形、环形、片层状和管状。碳元素真的是不可思议的元素啊！

金刚石

构成金刚石的碳原子排列成棱锥形（正四面体），这种结构硬度极大，不易改变。因此，金刚石是目前已知的最坚硬的天然物质。本质上来讲，一块纯天然的金刚石就是由碳原子组成的一个巨分子。

石墨

构成石墨的碳原子以片层状排列：在同一层里，碳原子紧密结合；但层与层之间的结合力却较弱，很容易互相剥离，就像一叠纸中容易滑动错开的纸张一样。由于这一特性，石墨既是一种极佳的润滑剂，又是铅笔的一种重要成份。 a

石墨烯

碳原子以六角形网格状（或蜂窝状）结构排列形成的单层物质，就是石墨烯。它的拉伸强度是钢铁的数倍。一道铅笔的画痕，可能含有少量的单层或多层石墨烯。

 富勒烯

富勒烯的碳分子中心是空的，这些分子以不同的形状呈现，包括微型球体和被称为“纳米管”的微型管状。这些极其微小的分子，只能以纳米（即1米的10亿分之一）来度量。

活生命体

在碳水化合物、脂肪和氨基酸中，都能找到碳元素。可以说，组成动植物和人体的许多细胞，都是以碳元素为骨架构成的。