碳的化学键合及其形成的化合物和碳相

Teflon

键合方式	共价键				离子键 金属键	范德华力 分子键合
	Sp杂化	SP2杂化	SP3杂化	Sp SP2 SP3 杂化混合
配位数	2	3	4	不定	6、8、12
平均C－C 距离（mm）	0.121	0.133 0.142	0.154		0.119 0.124	0.335
结合能kj/mol	46	35	20
典型例有机物或无机物	乙炔（C2H2）	乙炔（C2H4） 苯（C6H6）	金刚烷（C10H16） 环十二烷（C12H18） （CF）n、SiC、B4C		CaC2 Fe3C Al4C3	分子性层间 化合物 （C8K等）
已确定碳相（聚炔累积烯烃）	卡宾 （六方晶棱面体晶C60）	石墨（面内）（立方晶、六方晶） n-金刚石	金刚石 过渡态 （各种碳材料）		C60	石墨（层间）
尚未明确的碳相	C2～C20 碳分子	1－石墨 3d－sp2 bct－4 聚苯	6H－金刚石BC－8	碳苯 （carbophene） 石墨炔类 （graphynes）	Sc 、bcc、 fcc β- tin hcp

碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一，它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性，在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为唯一构成元素的碳素材料具有各式各样的性质，并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上，没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。