碳是原子序数为6的元素，是地球上最为丰富的元素之一。它的四面体结构和价电子数的关系，使得碳能够形成极其多样的化合物，从而构成了岩石、煤炭以及天然气等。除了在地球上发现，碳还存在于流星体和星际尘埃中。
碳具有三种存在形式：非晶体（软炭、胶体等）、晶体和纳米碳材料（如炭黑、碳纳米管和全氧化石墨烯等）。
由于碳具有四个价电子，能够与其他元素形成四个共价键，因此碳在有机化学中扮演着至关重要的角色。碳可以通过氧化就产生能量，并且这个过程同时可以用来制造化学品、熔炼金属、甚至是制造生物质燃料。
另外，碳还可以在纳米科技领域中发挥重要作用，在新型能源存储系统、传感器技术、药物输送技术以及石墨烯开发中都得到了广泛应用。如全氧化石墨烯可以被用来制造高强度的材料，并可用于生产能够传送电子或产生电流的电子设备等领域。