Вуглець в природі існує у вигляді декількох аллотропних модифікацій: алмаз, графіт, карбін, фулерен.
Алмаз – це модифікація вуглецю з атомною кристалічною решіткою. Алмаз – найтвердіша мінеральне кристалічна речовина, прозоре, погано проводить електричний струм і тепло. Атоми вуглецю в алмазі знаходяться в стані sp3-гібридизації.
Графіт – це аллотропная модифікація, в якій атоми вуглецю знаходяться в стані sp2-гібридизації. При цьому атоми пов’язані в плоскі шари, що складаються з шестикутників, як бджолині соти. Шари утримуються між собою слабкими зв’язками. Це найбільш стійка при нормальних умовах аллотропная модифікація вуглецю.
Графіт – м’яке речовина сіро-сталевого кольору, з металевим блиском. Добре проводить електричний струм. Жирний на дотик.
Карбін – речовина, в складі якого атоми вуглецю знаходяться в sp-гібридизації. Складається з ланцюжків і циклів, в яких атоми вуглецю з’єднані подвійними і потрійними зв’язками. Карбин – дрібнокристалічний порошок сірого кольору.
[= C = C = C = C = C = C =] n або [-C≡C-C≡C-C≡C-] n
Фуллерен – це штучно отримана модіцікація вуглецю. Молекули фулерену – опуклі багатогранники С60, С70 і ін. Багатогранники утворені п’яти- і шестикутниками, в вершинах яких розташовані атоми вуглецю.
Фулерени – чорні речовини з металевим блиском, що володіють властивостями напівпровідників.
У природі вуглець зустрічається як у вигляді простих речовин (алмаз, графіт), так і у вигляді складних сполук (органічні речовини – нафта, природні газ, кам’яне вугілля, карбонати).