Węgiel jest mały i ma cztery elektrony walencyjne; czynniki te łączą się w unikalną strukturę, która pozwala na łatwe utworzenie łańcucha atomów węgla. Tworzy wiązania kowalencyjne - najsilniejsze wiązania między atomami.
Wiązanie kowalencyjne to takie, w którym atomy dzielą się elektronami, tworząc wiązanie. Ten rodzaj wiązania jest silniejszy niż wiązanie jonowe, w którym elektrony są przekazywane do innego atomu. Elektrony walencyjne są przenoszone przez atom w zewnętrznej powłoce, którą można dzielić z innym atomem.
Z powodu czterech elektronów walencyjnych węgla, może on nawet związać się z sobą dwa lub trzy razy. Wszystkie wiązania są wiązaniami kowalencyjnymi, tworzącymi silny łańcuch atomów. Ponieważ każde wiązanie ma osiem elektronów walencyjnych, spełnia również regułę oktetu, która ustala, że cząsteczka zawierająca pewne pierwiastki (takie jak węgiel lub azot) jest bardziej stabilna, jeśli ma osiem elektronów walencyjnych.
Podobnie, węgiel dobrze wiąże się także z innymi atomami. W rzeczywistości, naukowcy wiedzą o co najmniej 10 milionach związków, które zawierają węgiel, zgodnie z Jefferson Lab. Badanie tych związków jest znane jako chemia organiczna. W rzeczywistości węgiel jest pierwiastkiem występującym z największą częstotliwością w żyjących organizmach na Ziemi, dlatego naukowcy twierdzą, że życie jest oparte na węglu. Węgiel jest niezbędny do życia na Ziemi.
