‏”הפחמן הוא היסוד החיוני ביותר לקיום החיים”, מציין הספר אבני הבניין של הטבע ‏(Nature’s Building Blocks). מאפייניו הייחודיים של הפחמן מאפשרים לו ליצור קשרים עם אטומי פחמן נוספים ועם יסודות כימיים רבים אחרים. כתוצאה מכך, קיימות מיליוני תרכובות פחמניות, ודרך קבע מתגלות או מופקות בצורה סינתטית תרכובות נוספות.‏

כפי שממחישות הדוגמאות שלהלן, אטומי הפחמן יכולים להסתדר במבנים שונים, לרבות שרשראות, פירמידות, טבעות, יריעות וצינוריות. הפחמן הוא אכן יסוד מופלא!‏

יהלום

אטומי הפחמן מסודרים בצורת פירמידה, מבנה המכונה ארבעון (טֶטרָאֶדֶר). מבנה זה הוא יציב ביותר, ובזכותו היהלום הוא החומר הקשה ביותר שנתגלה עד כה בטבע. יהלום מושלם הוא למעשה מולקולה יחידה של אטומי פחמן.‏

גרפיט

הגרפיט בנוי מיריעות אטומי פחמן הקשורים זה לזה בקשר חזק, בעוד שבין היריעות קיים קשר רופף. היריעות יכולות להתנתק זו מזו בדומה לדפים המונחים בערימה. בשל המאפיינים הללו יכול הגרפיט לשמש גם בתור חומר סיכה מעולה וגם בתור הרכיב המרכזי בעפרונות.‏ *

גרפן

הגְרָפֵן הוא יריעה בודדת של אטומי פחמן המסודרים במבנה כוורת, או רשת משושים. חוזק המתיחה של הגרפן גדול פי כמה וכמה מזה של הפלדה. בשרבוט עיפרון מצויות כמויות מזעריות של גרפן חד־שכבתי או רב־שכבתי.‏

 פולרנים

אלה מולקולות חלולות של פחמן המופיעות בצורות שונות, כגון כדורים מיקרוסקופיים וגלילים המכונים ננו־צינוריות. מבנים אלה נמדדים בננומטרים, או מיליארדית המטר.‏

יצורים חיים

הפחמן הוא היסוד הבסיסי באינספור התאים המרכיבים את הצמחים, בעלי החיים ובני האדם. יסוד זה מצוי בפחמימות, בשומנים ובחומצות אמיניות.‏