Siamo abituati a pensare il carbonio, in composti come il monossido, come l’elemento inquinante per eccellenza, e ci può sembrare strano che invece sia il componente essenziale di tutti i composti organici vegetali e animali, che sia l’elemento che permette la vita sul nostro pianeta. Sul carbonio e i suoi composti si basa l’intera chimica organica, che si chiama così proprio perché, dal punto di vista biochimico, ha rapporto con gli organismi viventi, animali o vegetali, in quanto organizzati, cioè dotati di organi, come recita la definizione della parola organico. Il carbonio quindi è un elemento chimico, indicato nella tavola degli elementi con la lettera C, e in natura si trova sia allo stato libero sia in combinazione in moltissimi composti. Lo troviamo in natura allo stato libero, in tre forme allotropiche: diamante, che è un cristallo covalente, molto duro, con 
caratteristiche di isolante elettrico; grafite, tenera e facilmente sfaldabile, anch’essa buon conduttore elettrico; carbone amorfo (carbon fossile), dall’elevato potere assorbente verso gas e vapori. Dei suoi numerosi composti inorganici, il più diffuso è il calcare, cioè il carbonato di calcio.
La capacità del carbonio di originare milioni di composti diversi si spiega considerando alcune sue particolari caratteristiche, che lo differenziano dagli altri elementi. Questo elemento forma legami molto stabili con l’idrogeno e con altri atomi di carbonio, ma è capace di legarsi anche con altri elementi, in particolare l’ossigeno e l’azoto, nonché lo zolfo, il fosforo e pochi altri. Il suo atomo infatti possiede sei elettroni, due disposti sul primo livello e quattro nel secondo; così, avendo 4 elettroni negli orbitali più esterni, abbastanza vicini al nucleo, non tende a perdere o ricevere elettroni effettuando legami ionici, ma piuttosto a formare legami di tipo covalente, ovvero un tipo di legame chimico in cui due atomi mettono in comune delle coppie di elettroni.
Di grande interesse sono poi gli utilizzi del carbonio 14, un isotopo radioattivo del carbonio con peso atomico 14 instabile, che si forma nell’atmosfera per mezzo dei raggi cosmici. Dato che ogni sostanza vivente contiene una parte costante di C 14 che, dalla morte della sostanza organica in poi, si riduce progressivamente di circa la metà ogni 5.500 anni, è stato elaborato un metodo per la datazione di reperti archeologici e paletnografici basato sulla misura della parte di C 14 residua.
Carbonio è anche l’ultimo racconto de Il sistema periodico di Primo Levi, libro ispirato, come La chiave a stella, al mondo della scienza e della tecnica: del resto Primo Levi era un chimico: «Al carbonio, elemento della vita, era rivolto il mio primo sogno letterario, insistentemente sognato in un’ora e in un luogo nei quali la mia vita non valeva molto: ecco, volevo raccontare la storia di un atomo di carbonio. È lecito parlare di un certo atomo di carbonio? Per il chimico esiste qualche dubbio, perché non si conoscono fino ad oggi (1970) tecniche che consentano di vedere, o comunque isolare, un singolo atomo; nessun dubbio esiste per il narratore, il quale pertanto si dispone a narrare. Il nostro personaggio giace dunque da centinaia di milioni di anni, legato a tre atomi d’ossigeno e a uno di calcio, sotto forma di roccia calcarea: ha già una lunghissima storia cosmica alle spalle ma la ignoreremo. Per lui il tempo non esiste, o esiste solo sotto forma di pigre variazioni di temperatura, giornaliere e stagionali».
