Въглеродът има най малък атомен радиус в IVА група, това определя и най – силно изразения му неметален характер в групата. Във втори период въглеродът е с по – слабо изразен неметален характер спрямо азота, кислорода и флуора и с по – силно изразен неметален характер спрямо бора.

  Въглеродът съществува основно под две алотропни форми диамант и графит.

Диамант:
  Има атомна кристална решетка. В нея въглеродните атоми са свързани със здрави ковалентни връзки. Диамантът е най-твърдото вещество познато в природата и се образува сред огромните температури и налягания на горната мантия на Земята хиляда мили под повърхността. Той силно пречупва светлината. Диамантът е високо топим не провежда електричен ток и е химически инертен при обикновени условия.

  Химичният състав на тоя минерал е въглерод, като чистият диамант е безцветен,воднобистър, диспергиращ светлината, с най-голямата твърдост. Твърде често в него се съдържат примеси от желязо, титан, калций, магнезий, които го обагрят в различни цветове- жълт, виолетов, червен, черен, зелен, син и пр.
  Диаманти се срещат в т.н. кимберлитови тръби сред ултрабазични скали и в разсипни находища. По известни са находищата в Южна Африка, Якутия, Бразилия, Индия.
  Образуват се най-често дребни кристали и затова е прието тежината им да се измерва в карати, като 1 карат е равен на 0.2 гр.
  Най-големите диаманти, намерени досега са “Кулинан”–3024 карата; “Екзелсиор” –971 карата; “Великият Могул” –793 карата; “Орлов”- 194 карата ; “Кохинор”–186 карата , “Пит” или “Регент”- 140карата, “Надежда”–44 карата, “Тифани” –128 карата, “Коленсо” –133 карата,
“Варгас”- 726 карата, и др.

    Естествените диаманти поради своята красота най-често се използват за украшения. Произвеждат се и изкуствени диаманти, които не отстъпват по твърдост на естествените и имат широко приложение в промишлеността. От тях се правят върховете на много режещи инструменти, в пробивни машини; грамофонните иглички също често са направени от диаманти. Диамантен прах се използва за направата на пили и др.

  Графит:

   Има атомна кристална решетка, като въглеродните му атоми са разположени на слоеве с делокализирана ковалентна химична връзка в рамките на слоевете и слаби междумолекулни сили между тях. Графитът е сиво-червено непрозрачно вещество със слаб метален блясък. Много мек, мазен на пипане, високотопим и електропроводим. Графитът лесно се разслоява на люспи.

  Поради своите качества графитът има доста широко приложение в промишлеността, за направата на моливи, уплътнения при някои уреди и машини, в електротехниката и автомобилостроенето, в областта на електрометалургията за защитно покритие на графитни електроди, фасонни изделия от графит . Използва се и в химическата промишленоост за защита на металите от корозия.

 Кристалния графит обикновено се използва за калибриране на сканиращи тунелни микроскопи, защото повърхността му е чиста и гладка дори на атомно ниво.

  Разработена е технология за уплътняване и покриване на порьозни огнеупорни материали със стъклообразен въглерод. По този начин се дава възможност порите на материалите да се запълват с въглерод и да се нанасят слоеве от стъклообразен въглерод по повърхността на детайли. Експериментално са потвърдени приложенията на тази   технология:
- в изработването на чувствителни елементи и сензори за измерване на електрични полета и параметри на космическата и лабораторна плазма;
- в изработване на носачи, тигли, елементи и детайли при получаване на свръхчисти вещества, в златарската промишленост, металокерамиката, за работа в силно агресивна химическа среда и др.;
- в изработване на нишкотегличи в текстилната промишленост;
- в изработване на ставни протези, зъбни импланти, елементи за сърдечни клапи, сонди за измерване в живи организми в медицината;
-в изработване на високелектроопроводими, твърди и износоустойчиви елементи в машиностроенето и уредостроенето.

  Нанотехнологиите в България  са сравнително добре развити. Гордостта ни в тази област е постижението на ст.н.с. дтн Ставри Ставрев, който откри четвърта фаза на въглерода, след графит, диамант и фюлерен. Име още няма, но е патентован начинът на производство. Тази фаза е форма на въглерода, която е с по-голяма твърдост и износоустойчивост от диаманта. Получава се при свръх високи температури и налягания. Имаме вече производство в България, прави се на специализирани полигони. От нея могат да се произвеждат остриетата на ножове за стругове и други режещи повърхности. Засега обаче у нас се произвеждат малки количества, далеч сме от масовите производства в Турция, Япония, САЩ и Русия.

 При разкопки в село Каменово, Разградско са открити  финни съдове, на които се забелязват геометрични мотиви направени с графит. Този вид украса е характерен за втората половина на енеолитната епоха.

  Въглеродът има уникални характеристики, които са съществени за живота на Земята. Разработен е и  метод за датиране с въглерод

С-14 (въглероден метод).

 Познат като черната субстанция в овъгленото дърво, диамантите, графита за моливи, въглерода съществува в няколко форми, или изотопи. Една рядка форма има атоми които са 14 пъти по тежки от водородния атом: въглерод-14, 14С или радиовъглерод.
  Въглерод 14 се получава, когато космическите лъчи удряйки атомните ядра на елементите от горните слоеве на атмосферата изместват от тях неутрони. Тези изместени неутрони движейки се бързо удрят обикновения азот (14N) в по долните слоеве, превръщайки го в 14С. За разлика от обикновения 12С , 14С е нестабилен и бавно се разпада, превръщайки се обратно в азот (N) и освобождавайки енергия. Тази нестабилност го прави радиоактивен.

  Обикновеният въглерод (12С) се съдържа във въглеродния диоксид (СО2) във въздуха, който се адсорбира от растенията, които стават храна за животните.

  По този начин кост, или листо на дърво, или дори парче от дървена мебелировка съдържа въглерод. Когато 14С се образува, както и обикновения въглерод 12С, така и той влиза в съединение с кислорода и се образува въглероден диоксид (14СО2), който също през хранителната верига влиза в клетките на растенията и животните.

Ние можем да вземем проба от въздуха, да преброим колко 12С атома има на всеки 14С атом и да изчислим съотношението 14С/12С. Понеже 14С и 12С са добре смесени ние очакваме, че това съотношение ще е същото ако вземем проба от листо на дърво или от част от човешкото тяло.
  В живите същества, въпреки, че 14С постоянно се превръща в азот (N), те продължават да обменят въглерод с заобикалящата ги среда и сместа остава почти същата както в атмосферата. Обаче откакто животното или растението умре, 14С атомите, които се разпадат, вече не се заменят от нови така,че количеството на 14С в това някога живяло същество намалява с течение на времето. С други думи 14С/12С съотношението намалява. Така, че ние имаме ‘часовник’ ,който започва да тик-така от момента, в който нещо умре.

 От всичко упоменато по-горе се убеждаваме колко широко приложение има химическият елемент въглерод във всички отрасли на промишлеността и съвременния живот.