Un átomo de carbono puede formar cuatro enlaces covalentes con cuatro átomos diferentes como máximo. En términos del papel biológico del carbono, es de gran importancia que sus átomos pueden formar enlaces entre sí y así, formar cadenas largas.
En general, una molécula orgánica deriva su configuración final de la disposición de sus átomos de carbono, que constituyen el esqueleto o columna de la molécula.
La configuración de la molécula, a su vez, determina muchas de sus propiedades y su función dentro de los sistemas vivos.
En los siguientes modelos, las esferas lilas representan a los átomos de carbono y las esferas azules, más pequeñas, representan a los átomos de hidrógeno. Las varillas de los modelos -y las líneas en las fórmulas estructurales- representan enlaces covalentes, cada uno de los cuales está formado por un par de electrones.
Los compuestos formados solo por carbono e hidrógeno se conocen como hidrocarburos, y estructuralmente son el tipo más simple de moléculas orgánicas.
El carbono tambien puede formar enlaces simples y dobles con atomos de oxigeno y nitrogeno. La capacidad de los átomos de carbono de compartir pares de electrones entre ellos para dar lugar a enlaces simples carbono-carbono de gran estabilidad resulta de gran trascendencia en biología. Cada átomo de carbono puede formar enlaces simples con uno, dos, tres o cuatro átomos de carbono diferentes. Dos átomos de carbono pueden compartir también dos (o tres) pares de electrones, dando lugar a enlaces carbono-carbono dobles (o triples). Los enlaces triples aparecen muy raramente en biomoléculas.
Los átomos de carbono unidos covalentemente pueden formar cadenas lineales, cadenas ramificadas y estructuras cíclicas y en forma de celda.
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