两个碳原子的符号是2C，碳原子一般是四价的，这就需要4个单电子，但是其基态只有2个单电子，所以成键时总是要进行杂化。最常见的杂化方式是sp3杂化，4个价电子被充分利用，平均分布在4个轨道里，属于等性杂化。
这种结构完全对称，成键以后是稳定的σ键，而且没有孤电子对的排斥，非常稳定。金刚石中所有碳原子都是这种以此种杂化方式成键。烷烃的碳原子也属于此类。自然产生的碳由三种同位素组成：12C和13C为稳定同位素，而14C则具放射性。其半衰期约为5,730年，是少数几个自远古就被发现的元素之一，是构成碳基生物的最基本元素。
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