对含碳原子间共价键的有机物质，及其结构、特征和反应的研究，被称为有机化学。我们通过研究结构来确定其结构式。我们会研究物理和化学参数，并评估化学活性，从而理解其行为。有机反应的研究还包括天然产物、药物和聚合物的化学合成，以及在实验室和通过理论（计算机模拟）研究对个别有机分子的探索。
碳 (Carbon)
元素周期表第14族包含非金属化学元素碳（C）。虽然碳在地壳中仅占约 0.025%，在自然界中并不是特别丰富，但它形成的化合物比所有其他元素的总和还要多。1961年，同位素碳-12被选为取代氧作为测定所有其他元素原子量的参考标准。放射性同位素碳-14被用于放射性测年和放射性标记。
碳的结构
- 原子的原子核或原子序数由6个质子组成。
- 参考元素周期表原子量：(12.0107 g/mol)。
- 原子符号：C
- 碳被分配到元素周期表的第四主族（第14族）第二周期。这意味着围绕碳原子中心的电子壳层有两个，总共包含六个电子。这表明它有四个可以形成键的价电子。
碳的性质
由于木炭是所有含碳物质中表面积最大的，因此它也是最活泼的。其他更致密、反应性较低的形式包括金刚石、石墨和煤。
碳的第一个电子壳层有两个电子，而第二个电子壳层有四个可用位置中的电子。碳有两个电子壳层。当原子成键时，它们最外层壳层中的电子会被共享。由于碳在其外层壳层中有四个空位，它可以通过与四个额外的原子成键来形成八隅体结构。
碳能形成各种模式。它可以使自身结合成聚合物，这是一种非常坚固的长链。一个碳原子有能力通过形成多达四个共价键来构建包含一个、两个或三个碳原子的长链。这些链可以是不间断的（直链）或分支的。当链的两端接触时，可以形成一个环。
物理性质
固态（石墨、金刚石）
—
2.2670gcm–3
6422∘F(3550∘C)
6872∘F(3800∘C)
石墨容易导电，而金刚石则不导电。
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碳-12（6个质子，6个中子和6个电子）和碳-13（6个质子，7个中子和6个电子）### 化学性质
碳原子在自然界中发现的所有原子中脱颖而出，因为它们具有连接在一起的能力。正是这一特性赋予了碳原子特殊的能力，即通过与其他碳原子形成共价键来构建长碳链。
它们形成四价键，其中一个碳原子与四个额外的碳原子结合。它们具有重复的结构，因为这种结构可以无限重复而不影响键或形成的化合物的稳定性。
链可以发展成支链，支链再发展成子支链，进而发展成环状等等。目前有两类碳化合物，第一类是开链或脂肪族分子。
- 燃烧反应：燃烧反应是指在过量的氧气存在下燃烧碳或碳化合物以产生热和光的过程。
> 2C2H6+7O2 → 4CO2+6H2O+ 能量
- 氧化反应: 碳是一种强还原剂。它将含金属的氧化物转化为相应的金属。水变成氢气，金属硫酸盐变成硫化物。
> 2MgO+C → CO2+2Mg
- 加成反应: 烯烃和炔烃是具有多重键（=，键）的不饱和有机分子，它们会经历额外的过程从而变得饱和。在试剂添加过程中，反应发生在双键或三键连接的碳原子上。
碳的用途
- 碳与其他元素不同，因为它可以与氢原子之间形成牢固结合的链。大多数这些碳氢化合物（化石燃料，如煤炭、石油等）都是自然开采的。