Unsur karbon adalah bahan non-logam yang mengandung enam elektron. Arang, suatu bentuk karbon, telah digunakan sejak zaman prasejarah. Nama karbon berasal dari kata latin carbo yang berarti arang. Karbon dapat ditemukan dalam bahan organik seperti tumbuhan dan hewan, dan dalam bahan anorganik seperti mineral dan bijih. Unsur karbon mengacu pada bentuk anorganik karbon yang dapat ditemukan dalam bentuk kristal dan amorf.
Bentuk kristal memiliki atom karbon unsur yang tersusun dalam pola yang teratur sedangkan atom karbon dalam bentuk amorf tidak memiliki pola yang teratur. Dua bentuk kristal dari unsur karbon adalah berlian dan grafit. Struktur kristal berlian dibentuk oleh setiap atom karbon yang menciptakan ikatan kovalen dengan berbagi sepasang elektron dengan empat atom karbon lainnya. Ikatan kovalen adalah ikatan kimia terkuat yang dikenal umat manusia. Berlian adalah zat yang paling sulit diketahui dan paling tidak mudah menguap dengan titik leleh 6,242°F (3,550°C).
Struktur kristal grafit dibentuk oleh atom karbon yang menciptakan ikatan heksagonal yang erat dengan atom lain pada bidang yang sama, dan ikatan yang lebih longgar antara atom pada bidang yang berbeda. Ikatan yang longgar antar bidang membuat grafit sangat lunak dan memungkinkan grafit digunakan sebagai pelumas. Tidak seperti berlian, grafit adalah konduktor listrik yang baik.
Sebelum tahun 1955, semua berlian berasal dari deposit alam. Pada tahun 1955, pengujian laboratorium membuktikan bahwa menerapkan tekanan dan suhu tinggi pada grafit dengan adanya katalis dapat membuat berlian sintetis. Berlian sintetis sebagian besar digunakan untuk keperluan industri.
Karbon amorf dibuat ketika bahan yang mengandung karbon dibakar tanpa oksigen yang cukup untuk memungkinkan pembakaran yang sempurna. Karbon hitam yang dihasilkan dapat digunakan untuk membuat inti baterai sel kering, tinta, cat, dan merupakan elemen penting dalam pembuatan produk karet. Karbon hitam juga merupakan produk sampingan dari kebakaran hutan dan pembakaran bahan bakar yang tidak memadai di mobil, pabrik, dan pembangkit listrik berbasis batu bara. Bahan bakar diesel menghasilkan lebih banyak karbon hitam daripada bensin selama pembakaran. Karbon hitam dapat menyebabkan masalah kesehatan dan lingkungan.
Partikulat halus yang dapat menyebabkan masalah kesehatan adalah unsur karbon amorf. Asma dan bronkitis kronis telah dikaitkan dengan karbon hitam, dan ada beberapa bukti bahwa karbon hitam atau jelaga dapat meningkatkan risiko emfisema dan kanker paru-paru. Karbon hitam juga merupakan faktor dalam perubahan iklim. Karena karbon hitam tetap berada di atmosfer selama berminggu-minggu daripada seabad seperti karbon dioksida, penurunan emisi karbon hitam dipandang sebagai salah satu cara tercepat untuk mengurangi dampak perubahan iklim global.