Kohlenstoff ist klein und hat vier Valenzelektronen; Diese Faktoren verbinden sich zu einer einzigartigen Struktur, die es ihm ermöglicht, leicht eine Kette von Kohlenstoffatomen zu bilden. Es schafft kovalente Bindungen – die stärksten Bindungen zwischen Atomen.
Eine kovalente Bindung ist eine Bindung, bei der Atome Elektronen teilen, um eine Bindung zu bilden. Diese Art von Bindung ist stärker als eine ionische Bindung, bei der Elektronen an ein anderes Atom abgegeben werden. Valenzelektronen werden von einem Atom in der äußeren Hülle getragen, das mit einem anderen Atom geteilt werden kann.
Aufgrund der vier Valenzelektronen von Kohlenstoff kann es sogar zwei- oder dreimal mit sich selbst binden. Diese Bindungen sind alle kovalent, wodurch eine starke Atomkette entsteht. Da jede Bindung acht Valenzelektronen hat, erfüllt sie auch die Oktettregel, die festlegt, dass ein Molekül, das bestimmte Elemente (wie Kohlenstoff oder Stickstoff) enthält, stabiler ist, wenn es acht Valenzelektronen hat.
Ähnlich bindet Kohlenstoff auch gut mit anderen Atomen. Tatsächlich kennen Wissenschaftler laut Jefferson Lab mindestens 10 Millionen Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Das Studium dieser Verbindungen ist die sogenannte organische Chemie. Tatsächlich ist Kohlenstoff das Element, das in Lebewesen auf der Erde am häufigsten vorkommt, weshalb Wissenschaftler sagen, dass das Leben auf Kohlenstoff basiert. Kohlenstoff ist für das Leben auf der Erde unerlässlich.
