Atom węgla zazwyczaj posiada sześć elektronów - dwa w wewnętrznej powłoce i cztery w zewnętrznej powłoce. Liczba ta zmienia się z powodu wielu okoliczności, ale samodzielny atom bez ładunku zawiera sześć elektronów.
Liczba elektronów w powłoce atomu węgla może się różnić ze względu na posiadanie ładunku i stania się jonem lub w połączeniu z innymi atomami. Interakcja z cząsteczkami i innymi atomami może chwilowo wytrącić elektron z orbity lub dodać dodatkowy, dając atomowi ładunek elektryczny i czyniąc go jonem. Węgiel ma również cztery otwarte przestrzenie na zewnętrznej powłoce elektronów, dzięki czemu łatwo łączy się z innymi atomami i współdzieli z nimi dodatkowe elektrony.
