Kohlenstoff besitzt physikalische und chemische Eigenschaften. Carbon ist ein Nichtmetall, das eine weiche, graue Substanz ist, die eine Person zwischen den Fingernägeln reiben kann. Das Element kann auch tiefschwarz erscheinen. Kohlenstoff bildet die Allotrope Graphit, Diamant und Kohle (amorph). Es gibt Tausende von Kohlenstoffverbindungen, die für das organische Leben unerlässlich sind.
Als Graphit beträgt die Dichte von Kohlenstoff 2,267 Gramm pro Milliliter. Graphit sinkt in Wasser und verbrennt bei eingeschränkter Sauerstoffzufuhr zu Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid. Als Diamant gehört Kohlenstoff zu den härtesten Stoffen der Erde. Diamanten haben einen hohen Schmelzpunkt und Brechungspunkt. Die Dichte eines Diamanten beträgt 3,51 g/cm³. Diamanten werden für Schmuck, Lager, Schneiden und Bohren verwendet.
Elementarer Kohlenstoff ist eine inerte Substanz. Das Element ist in Wasser unlöslich; verdünnte Säuren und Basen; und organische Lösungsmittel. Das einzige Halogen, das mit Kohlenstoff reagiert, ist Fluor. Mehrere Metalle verbinden sich bei hohen Temperaturen mit Kohlenstoff zu Karbiden. Für Kohlenstoff existieren sieben natürliche Isotope. Als Standard für Atomgewichte wird Kohlenstoff-12 verwendet. Kohlenstoff hat einen Schmelzpunkt von 3820 Kelvin und siedet bei 5100 Kelvin. Kohlenstoff hat eine diagonale Gitterstruktur und eine hexagonale Kristallstruktur. Es bildet mit Sauerstoff drei gasförmige Verbindungen: Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Kohlensuboxid.
