脂肪族化合物
有机化学中，碳氢化合物被划分为两类：脂肪族化合物和芳香族化合物。芳香族化合物指含有苯环或其它芳香环的烴類，而脂肪族化合物则与其相对，是指結構上不含芳香环的烴類。脂肪族化合物中，碳原子以直链、支链或环状排列，分别称为直链脂肪烃、支链脂肪烃及脂环烃。脂肪族化合物可以是烷烃、烯烃或炔烃。除氢之外，其它的原子也可存在，比如氧、氮、硫和氯。
六甲苯
2016年，《应用化学》報告了六甲基苯的晶體結構。顯示出的結構為金字塔形，其中一個碳原子與其他六个碳原子具有鍵合相互作用。这个结构是“空前未見的”，因为碳通常的最高化合价是四，而这也吸引了《新科学人》、《化学化工新闻》和《》等的注意。这种结构並没有违反八隅体规则，因为这些碳-碳键不是两电子键。此結構在教學上可作為例子，说明碳原子“可以与四个以上的原子直接结合”。證明了六甲基苯双阳离子是超配位的，而不是超价分子，并解释了其芳香性。此类物种中的键合可以從有机金属化学的视角描述，此想法在1975年提出，緊隨的發現。
碳化合物
碳化合物是指化學結構中包含碳的化合物。有機化合物中碳的結合力很強，可以互相結合成碳鏈或碳環，因此有機化合物可以有許多的變化，已知的有機化合物可達四百六十餘萬種。無機化合物是所有不含碳的化合物及少數含碳的簡單化合物（碳元素、碳矽化物、碳的氧化物、碳酸及碳酸鹽、氰氣及其衍生物），無機化合物組成元素的種類很多，已知的無機化合物約有四十萬種。
二氢芪类
二氢类化合物（或bibenzyls）是一类天然有机酚，带有联苄（1,2-二苯基乙烷）的C–C–C结构，和芪类化合物相比，少了一个双键。
氯
类似其它碳-卤键， C–Cl 键是一种常见的键，组成了有机化学核心的一部分。具有该官能团的化合物可视为氯离子的有机衍生物。由于氯 (3.16) 和碳 (2.55) 之间的电负性不同，C-Cl 键中的碳是缺电子的，因此有亲电性。氯化以多种方式改变碳氢化合物的物理性质：有机氯化合物通常比水重，这是由于氯的原子量大导致的。此外，脂肪族有机氯化合物是烷基化试剂，因为氯是一种离去基团。
钪
除+3以外的氧化态的钪化合物很少见，但已得到很好的表征。蓝黑色的 是其中最简单的。它的材料采用片状结构，在钪(II)中心之间表现出广泛的结合。 氢化钪的性质不太清楚，尽管它似乎不是Sc(II)的氢化物。正如对大多数元素所观察到的那样，双原子的一氢化钪已在高温气相下通过光谱观察到。 钪的硼化物和碳化物是非整比化合物，这是它的相邻元素的典型特征。
一氧化碳脱氢酶
Mo-CODH存在于一类被称为一氧化碳自养菌（carboxydotrophs）的化能自养微生物中。此类细菌中的CODH是一类含Mo的铁硫黄素蛋白。与Ni-CODH相比，Mo-CODH对氧气不敏感。 在嗜温菌"Oligotropha carboxidovorans"和嗜热菌"Oligotropha thermocarboxydovorans"中，Mo-CODH具有相似的分子量（230 kDa – 310 kDa）和相同的亚基组成。
氢
氫和碳可形成名目繁多的化合物，稱為碳氫化合物，又稱烴；再加上各種雜原子，所能形成的化合物數量則更大。由於這些物質和生物息息相關，所以統稱有機化合物。有機化學是對此類化學物屬性的研究，而對有機化合物在生物體中的作用之研究，則稱為生物化學。根據某些定義，有機化合物囊括所有含有碳的化合物。然而，大部份有機化合物同時也含有氫，而且是其中的碳-氫鍵賦予了它們獨特的化學性質，因此在另一些定義中，有機化合物必須含有碳-氫鍵。現在已知的碳氫化合物以數百萬計，它們的合成途徑一般都十分複雜，而且很少會直接使用單質氫。
碳氧化物
一氧化多碳是另一类碳氧化物，它们分子式的通式为CO或(C=)=O。这类碳氧化物的第一个成员——CO，可能是唯一一个能在室温下以纯净物的形态存在的。在低温基质中光解直线型二氧化多碳能使这些化合物失去一个羰基，在这种条件下反应可以制备达到可被检测的标准的量的含有偶数个碳原子的一氧化多碳（如CO、CO、和CO等）。通式中直到"n"=9的直线型一氧化多碳分子都已通过向由氩气稀释的气态二氧化三碳放电合成了。这类碳氧化物的前三个成员在星际空间中检测到了。
碳酸铥
碳酸铥是一种无机化合物，化学式为Tm(CO)。
碳氧化物
碳氧化物是指只由碳与氧组成的化合物。
碳酸镉
碳酸镉是一种无机化合物，化学式为CdCO。
碳－氧键
碳－氧键是强极性键，电子云明显偏向氧（电负性：碳2.55，氧3.44）。石蜡族的碳–氧键键长平均在143皮米左右，比碳－氮键或碳－碳键都要短。羧酸中单键键长更短（136pm），其中因为共轭效应的存在而具有部分双键的性质。环氧化合物中键长更长（147pm），因为角张力的存在使得电子云不能很好地重叠。碳–氧键的键能也比碳－氮键或碳–碳键大。例如，298K时，甲醇中C-O键键能为91 kcal/mol，甲胺中C-N键键能为87 kcal/mol，而乙烷中C-C键键能为87 kcal/mol。
碳氧鎓离子
第二个例子可见于 (−)-neopeltolide合成的关键步骤，该步骤使用另一种六元氧碳鎓环发生还原反应生成非对映选择性加氢产物。  在生物系统中，氧碳鎓离子最常见于碳水化合物的反应过程中。 由于糖存在于核酸中，它的化学性质对核酸在生物体内的功能起到了重要作用。 糖除了在核酸中发挥生理功能外，还是生物体的结构组分，可以多种形式存在，例如储能分子、细胞信号分子、蛋白质修饰，并在免疫系统 、 受精作用 、预防发病机制 、血液凝结和发育中发挥关键作用。 生物化学过程中糖化学性质丰富，许多糖参与的反应经历氧碳鎓离子中间体。 本节概述了利用氧碳鎓离子的几种重要的生物反应。
甲烷
甲烷的結構是由一個碳和四個氫原子透過sp混成的方式化合而成，而且是所有烴類物質中，含碳量最小，且含氫量最大的碳氫化合物，因此甲烷分子的分子結構是一個正四面體的結構，碳大約位於該正四面體的幾何中心，氫位於其四個頂點，且四個碳氫鍵的鍵的鍵角相等、鍵長等長。標準狀態下的甲烷是一種無色無味的氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣主要成分就是甲烷。
不饱和化合物
不饱和化合物指含有烯键（C=C键）或炔键（C≡C键）的化合物，与饱和化合物相对。最常见的饱和化合物是烷烃，常见的不饱和化合物包括烯烃和炔烃，具体的例子如乙烯酮、烯丙醇、丙烯醛、乙烯、乙炔、丙烯酸、异戊二烯等。它们大多性质活泼，容易在π键处发生加成、氧化和聚合反应。
碳
礦石中的含碳物質以及不含氫或氟的碳化合物一般不歸於有機化合物中，但這種定義並不是絕對的。這些無機化合物包括最簡單的各種氧化碳，其中最重要的就是二氧化碳（CO2）。二氧化碳曾是古大氣層的主要成份，但今天則只佔地球大氣層中的極小一部分。當二氧化碳溶於水後，會形成碳酸（H2CO3）。但由於有多個氧原子以單鍵連結到一顆碳原子上，所以它並不穩定。然而通過這一中繼狀態，因共振而穩定的碳酸鹽離子得以形成。一些重要的岩石都含有碳酸鹽，如石灰岩、白堊岩和大理石等。
氧气
氧氣是双原子分子，兩個氧原子形成共价键，一個2p轨道形成σ键，另两個2p轨道形成π键。其分子軌域式为(σ)(σ)(σ)(σ)(σ)(π)(π)，因此氧氣是奇电子分子，具有顺磁性。 氧氣分子O2由兩個氧原子鍵合組成，又稱雙原子氧。分子軌域理論能夠很好地解釋氧氣分子的鍵合和性質（見圖）。兩個氧原子各自的s軌域和p軌域結合後，形成一系列成鍵與反鍵分子軌域。formula_1和formula_2原子軌域分別結合，形成formula_3成鍵分子軌域和formula_4反鍵分子軌域。formula_5原子軌域結合後，成為6個能級不同的分子軌域──formula_6、formula_7和formula_8成鍵軌域，以及對應的formula_9、formula_10和formula_11反鍵軌域，其中兩個formula_12軌域及兩個π*的能量分別相同。
一氧化二氢恶作剧
這是克莱格·杰克遜首次在網路上將此惡作劇發布的版本： 水分子的化学式为HO，意味着每个分子含有两个氢原子和一个氧原子。拉丁文中，-{前缀}-「」指二，-{前缀}-「」指一。「」指氧的化合物。从字面意义上看，意指「两个氢，一个氧」，与化学式一致。“一氧化”，虽然只是一个标准的化学术语，但“一氧化”很容易使無知者联想到剧毒的一氧化碳。
化合物
化合物有以下的基本特性：
羧酸酯
"碳酸酯"是碳酸（HO-C(O)-OH，HCO）分子中两个羟基（-OH）的氢原子部分或全部被烷基（R、R'）取代后的化合物。其通式为RO-CO-OH或RO-CO-OR'。遇强酸分解为二氧化碳和醇。
锎化合物
锎的+3价态的代表的三氧化二锎（黄绿色固体）、三氟化锎（亮绿色固体）和三碘化锎（柠檬黄色固体）。其它+3价的还有硫化物和环戊二烯配合物。+4价的典型化合物有二氧化锎（棕褐色固体）和四氟化锎（绿色固体）。+2价的有二溴化锎（黄色固体）和二碘化锎（暗紫色固体）。 二氧化锎（CfO）是棕褐色固体，属立方晶系，晶体内的晶胞间距为531.0 ± 0.2 pm。三氧化二锎（CfO）通常具有体心立方对称性，加热至1400℃时转变为单斜晶系的晶体，在1750℃熔化。三氧化二锎在高温下可以被金属镧还原为单质锎。
双氢配合物
双氢配合物是包含完整氢分子作为配体的配位化合物。最典型的这类化合物是W(CO)(PCy)(H)。这类化合物的发现解释了金属元素催化的氢分子参与的化学反应。文献已经报道了数百个双氢配合物，大多数都是过渡金属的离子形成的八面体配合物。 络合以后，通过中子衍射发现H-H键的键长增加到81-82pm，相比自由的氢分子增加了约10%。一些有多个氢配体的配合物，也就是聚合型氢化物 (例如氢化铝)，也展现出更弱的H-H作用。科学家建议键长小于100pm意味着明显的双氢特征，而距离大于100pm更应该被认为是氢负离子配合物。
碳-氢键
由於碳-氢键在有機化合物中經常出現可見，其結構式中大都會省略氢原子。烴類是只含有碳-氢键及碳-碳键的化合物，可分為烷烴、烯烴、炔烴、環烴及芳香烴。
稀有气体化合物
稀有气体化合物指含有稀有气体元素的化合物。稀有气体元素原子外层为闭壳结构，化学性质不活泼，因此它们化合物的制备颇费了一些周折。
碳
當碳遇到如鎢等活性較強的金屬時，會形成碳化物（C^4-）或乙炔化物（C2^2-），大大提高這些合金的熔點。碳的電負性為2.5，所以會主要形成共價鍵。碳有幾種共價鍵晶格化合物，如結構與鑽石相近的碳化矽（SiC）。
无机化合物
一些含碳的简单化合物通常被认为是无机的。 实例包括一氧化碳，二氧化碳，碳酸盐，氰化物，氰酸盐，碳化物，和硫氰酸盐。 其中许多是大多数有机系统的正常部分，包括生物，这意味着将化学品描述为无机的并不意味着它不会发生在生物体内。
碳族元素
碳有很多的同素异形体。 最常见的是石墨，由碳以层状结构排列而成。 另外一种碳的同素异形体是钻石，不过它相对罕见。 无定形碳 是碳的第三种同素异形体，存在于煤烟中。 碳还有一种叫做富勒烯的同素异形体，由很多碳原子折成球体而成。第五种碳同素异形体于 2003年被发现，它就是石墨烯，由一层碳原子以类似蜂窝的六边形结构排列。
超价分子
甲鎓离子（CH）等碳鎓离子是五配位碳化合物的典型例子，可以认为其中含有一个三中心二电子键。但其中的氢能不断地发生交换反应，甚至绝对零度下也能发生。这使得甲鎓离子成为一种流变分子，核磁共振氢谱上始终只有一个峰。由于锂的原子半径与氢较接近，还存在CLi离子。
醌
醌是含有共轭环己二烯二酮或环己二烯二亚甲基结构的一类有机化合物的总称。大部分的醌都是α,β-不饱和酮，且为非芳香、有颜色的化合物。
碳酸锶
白色细微粉末或无色斜方结晶。易溶于氯化铵和硝酸铵溶液，难溶于水，微溶于碳酸铵溶液和氨水，不溶于醇。在氯化铵溶液中煮沸则转变为可溶的氯化锶。遇酸或加热至1340°C时分解放出二氧化碳。在含二氧化碳气体的水中，可溶解生成碳酸氢锶。向水中的悬浮液通入硫化氢气体时，可生成硫黄。在自然界中，碳酸鍶亦以形式存在。
芳香化合物
芳香化合物（Aromatic compounds）是指有一個或多個離域π键環的化合物（多半是有机化合物）。這類化合物的特性稱為芳香性，而脂肪族化合物沒有這種離域π键的構造。芳香性（aromatic）的詞一開始是指許多帶有香味或是令人愉悅氣味的化合物，後來才找到判斷芳香性的機制。不過不是所有的芳香化合物都有香味，也不是所有有甜香味的化合物都屬於芳香化合物。芳香碳氫化合物（Aromatic hydrocarbons或arenes）是只由碳和氫組成的芳香化合物。芳香化合物中最典型的結構是由六個碳組成的環，稱為苯環，像苯就是有苯環的的芳香化合物，若苯環是較複雜化合物中的一部份，會稱為苯基。
碳
所有生物體中都含有碳，並以碳作為有機化學的基礎。碳氫化合物在工業上可用作製冷劑、潤滑劑、溶劑、塑料的製造原料、化石燃料等等。
碳族元素的氫化物
至少有两种不一样的碳族元素一起组成的氢化物也被发现了。当中，最著名的是四乙基铅。
碳－氧键
含有端基碳氧双键官能团的化合物统称为羰基化合物，包括醛、酮、羧酸、羧酸衍生物等等。分子内部的碳氧双键存在于带正电的𨦡盐离子中，但它们多以反应中间体的形式存在。在呋喃及其衍生物中，氧原子的孤对电子参与了p-π共轭，因此呋喃是芳香性的。羰基化合物中碳氧双键的键长约为123 pm。而酰卤中的碳氧双键具有部分三键的性质，因此键长只有 117 pm。常规的碳氧三键只在一氧化碳分子中存在，其中键长很短（112.8 pm）、键能很大。这样的三键键能很大，甚至比氮氮三键的键能还高。氧也可以形成三价的化合物，例如氟硼酸三甲基𨦡。
碳酸亚铁
碳酸亚铁是一种无机化合物，化学式为FeCO。
碳氧鎓离子
氧碳鎓离子的最优共振式包含一个碳氧双键 ，该氧原子与另一个基团相连，因此带有形式正电荷。 经典价键理论（或“共振式”）认为，π键的极化可以用次稳定的共振式描述，碳周围有六个电子且携带形式正电荷（见上文）。 根据前线分子轨道理论 ，碳氧鎓离子的最低未占据分子轨道 （LUMO）是π *轨道，在碳原子上具有较大波瓣。电负性较高的氧对LUMO的贡献相对较小。 因此，在发生亲核进攻时 ，碳是亲电位点 。 与酮相比，碳氧鎓离子双键的极化作用更加突出：它们更像“真正的”碳正离子，并且对亲核试剂更具反应性。 在有机反应中，通常通过路易斯酸或布朗斯台德酸与氧的配位来活化酮，生成氧碳鎓离子中间体。
碳
的存活時間極短，因此碳一般以多原子形態穩定存在，這些碳原子的不同排布方式稱為同素異形體。最常見的三種碳同素異形體為無定形碳、石墨及鑽石。富勒烯曾經是新發現的奇異物質，但今天已大量生產，受到了科學家的深入研究。富勒烯共包括巴基球、碳納米管、碳納米芽及碳納米纖維等。其他同素異形體還有：藍絲黛爾石、玻璃碳、碳納米泡沫及直鏈乙炔碳等等。 碳的無定形體是碳原子以非晶體形式不規則排列時形成的玻璃態物質，也就是不具備宏觀晶體結構的石墨。無定形碳呈粉末狀，是煤炭、煤煙（炭黑）及活性炭的主要成份。在正常壓力下，碳以石墨的形式存在，其中每個碳原子都和另外三個碳原子鍵合，形成平面六邊形環平鋪結構。這一種網狀平面結構能夠層疊起來，每層間有弱范德華力。因此石墨性質柔軟，也可作潤滑劑（因為層與層間能輕易平行滑動）。由於石墨中每個碳原子都有一顆外層離域電子，共同形成遍佈整個平面的π-雲，所以電能順著石墨的每個共價鍵合平面上傳導。因此碳的整體電導率低於大部分金屬。由於含有離域電子，因此在標準條件下石墨比鑽石更加穩定。
碳-氢键
一般而言碳-氢键相當穩定，不太容易產生反應。有些有機化合物中的碳-氢键酸性夠強，可以使氫離子解離，這類的化合物一般稱為含碳酸（carbon acid），其共軛鹼為碳負離子。烷烴中不和氧、氮、碳等雜原子相鄰的碳-氢键活性較弱，這類碳-氢键一般只參與自由基取代反應。另一種和碳-氢键有關的反應是。
五氧化碳
五氧化碳是一种不稳定的碳氧化物，其分子式为CO。该化合物分子具有C对称性，其中四个氧原子与一个碳原子形成一个五元环，第五个氧原子与碳原子以碳氧双键相连。这种五氧化碳分子中的五元环并不成正五边形：五元环中不与碳相连的两个氧原子之间的O-O键键长为1.406Å，这两个氧原子每个与另一个相邻的氧原子之间的O-O键键长皆为为1.457Å，三个氧原子之间的键角为100.2°；处于碳原子与氧原子之间的氧原子和碳原子的C-O键键长为1.376Å，C-O-O键角为109.1°；五元环外的氧原子与碳原子之间C-O键键长为1.180Å，O-C-O键角为125.4°。
稀有气体化合物
稀有气体化合物主要被用作氧化剂。这一类型的试剂包括：氙酸、高氙酸盐、三氧化氙。它们被称为所谓“绿色氧化剂”，所参与的反应中，最终还原产物是气态的稀有气体，不会-{干}-扰反应，而且比较容易分离。受氧化性影响，氙氟化物容易放出氟，是有机化学中比较新颖高效的氟化试剂，以二氟化氙的用途最广。氙元素稳定的盐中氟和氙的质量分数非常高，比如七氟合氙(VI)酸四氟铵（NFXeF）以及类似的(NF)XeF已经被用作火箭推进剂中的高能氧化剂。
碳氧化物
虽然氧元素在含氧化合物中一般只呈固定的负二价， 只能通过共价键与最多两个原子相连，且几乎不存在以超过三个相连的氧原子形成的链状化合物，不过碳原子最多能与四个原子相连，以碳链为骨架可以形成众多链状或网状的高分子化合物。因此，碳与氧其实是能构组成许多以碳链为骨架的电中性分子的。这些分子中的碳原子可能呈线型排列或围成脂环或苯环，而氧原子则以形成两个单键（－O－）、一个双键（＝O）或相连形成过氧基（－O－O－）的形式参与形成化合物。
碳化钽
碳化钽是一类二元化合物，由钽和碳组成，实验式TaC，"x" 一般在 0.4 到1 之间。它们的硬度极大，脆，是耐火材料，具有金属的电导率。它是一种棕灰色粉末，通常通过烧结处理。
碳
所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态，其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕，甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4，並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳，但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的，目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物，但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。
碳化铝
碳化铝，又名三碳化四铝，分子式AlC，是一种铝的碳化物。它是一种淡黄棕色、坚硬、透明的菱形六面体结晶，是离子晶体，在常温下不导电，晶体结构复杂。结构中金属原子可以是4、5、6配位，Al－C键长在1.90－2.22Å之间，最短的C－C键为3.16Å。X射线研究则显示结构中有单个碳原子以离散的碳负离子C形式存在，与乙炔不同。
碳－氧键
碳－氧键是指碳原子和氧原子之间形成的共价键，这是有机化学和生物化学中最常见的化学键之一。氧原子具有6个价电子，倾向于与碳原子共用两个电子形成化学键，剩下的四个非键电子形成两对孤对电子。最简单的含碳－氧键化合物是醇，它们可以看作水的有机衍生物。
二氧化碳
二氧化碳（IUPAC名：，分子式：）是空氣中常見的化合物，由两个氧原子与一个碳原子通过极性共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.04％。二氧化碳略溶於水中，可以与水反应形成碳酸，碳酸是一種弱酸。
碳氧化物
最简单常见的碳氧化物包括一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO）。除了这两种为人熟知的无机物，碳与氧其实还能构成许多稳定或不稳定的碳氧化物，但在现实生活中很难接触到其他碳氧化物（例如二氧化三碳（CO）等）。
糖类
单糖因无法水解为更小的碳水化合物，因此是糖类中最小的分子。它们是一些具有两个或者更多羟基的醛或酮类化合物。未修饰过的单糖化学式可表达为：(C·HO)，因其都是碳和水分子的倍数而称为：“碳水化合物”。单糖是一种重要的燃料分子，也是核酸的结构片段。最小的单糖中的n＝3，即二羟基丙酮或D-和L-甘油醛。
碳酸铈
碳酸铈是一种无机化合物，化学式为Ce(CO)。 碳酸铈可以由三氯乙酸铈的水解得到： 碳酸铈可溶于酸，放出二氧化碳：
碳氧化物
这些碳氧化物的许多类似物已在理论上被研究过，其中的一部分被认为是稳定的，如四羟基-1,2-苯醌、二羟基环丙烯酮、方酸、邻二羟环戊烯三酮、玫瑰红酸的碳酸酯或草酸酯。
碳酰氟
碳酰氟是一种化合物，化学式COF。这种气体与同构的光气一样，无色且有剧毒。该分子平面构型为"C"对称群。
碳酸氢盐
碳酸氢根（HCO）为平面结构，碳位于中心，与三个氧原子键连。它是碳酸的共轭碱，也是碳酸根离子的共轭酸。水溶液中存在下列平衡，碳酸氢根既可发生电离生成水合氢离子，也会水解出氢氧根离子，水解程度大于电离，因此水溶液呈弱碱性。
氟
全氟化合物指的是除了官能团以外所有的氢原子都被氟原子取代的有机化合物，通常是羧酸。这些化合物与全氟化碳有许多共同的特征，例如稳定性、疏水性等等，而官能团则增加了他们的活跃度，使得他们可以附着于表面或者作为表面活性剂。特别的，氟表面活性剂可以降低水的表面张力，效果比烃基活性剂更好。氟调聚物的官能团附近有一些未氟化的碳原子，它们也常被认为是全氟化物。
碳族元素的氫化物
碳族元素氢化物是碳族元素（碳、硅、锗、锡、铅或鈇)与氢形成的化合物。
八面体形分子构型
化学中，八面体形分子构型指的是一个分子中，中心原子上连有六个基团或配体而形成八面体的分子构型。理想的正八面体形分子属于"O"点群，例如六氟化硫SF、六羰基钼Mo(CO)等。使用“八面体”时比较随意，一般不考虑配体本身的形状，如[Co(NH)]在考虑N-H键时并不属于八面体，但仍称其为八面体型分子。
火山气体
火山气体的主要成分是水蒸氣（HO）、二氧化碳（CO）、硫或者作为二氧化硫（SO）（高温的火山气体）或硫化氢（HS）（低温的火山气体），氮气、氩、氦、氖、甲烷、一氧化碳和氢气。在火山气体检测的其它化合物是氧（大气）、氯化氢、氟化氢、溴化氢、氮氧化物（NO）、六氟化硫、硫化羰和有机化合物。异乎寻常的微量化合物包括汞、卤烃（包括氯氟烃），和卤素氧化自由基。
碳酸氢铵
碳酸氫銨在室溫下是一種白色結晶，帶有輕微氨氣氣味的粉末，溶於水形成鹼性溶液。但不溶於丙酮和醇類。碳酸氫銨在 36~60 °C時會分解產生氨氣、二氧化碳和水，這是吸熱的過程（和許多銨鹽一樣，會使水溫下降）。與酸反應產生二氧化碳，與鹼則產生氨氣。
碳族元素的氫化物
碳族元素的四氢化物，化学式XH。其中，X为任意碳族元素。甲烷是典型的碳族元素氢化物，是一种温室气体。其他碳族元素的四氢化物都不稳定，且有毒。
碳
最簡單的有機分子是碳氫化合物。這些化合物以一條碳鏈為主幹，並有氫原子鍵合在碳鏈上。鏈長、支鏈及官能團等都會影響有機化合物的物理及化學特性。
酮
酮是一类有机化合物，通式RC(=O)R'，其中R和R'可以是相同或不同的原子或官能团。酮的结构特征是具有一个与两个碳原子相连接的羰基（C=O）。
氟化合物
全氟化合物，和只由碳和氟组成的碳氟化合物不同，它有其它官能团。它们的性质类似碳氟化合物（惰性、稳定性、不易湿掉、不溶于水和油、滑……），但也会因为其它官能团的存在而产生不同的性质。
四氧化碳
四氧化碳是一种极不稳定的碳的氧化物，分子式为。它被认为是在高温下二氧化碳()和氧()发生交换反应的活性中间体。其中1个碳原子与3个氧原子形成一个四元环，另一个氧原子与碳原子形成碳氧双键。
金属键
有些金屬間化合物（例如會形成原子簇的）有類似分子的性質，這些化合物比較常在化學中進行討論，而不是在冶金學中討論。這些原子簇的形成可以視為是將缺電子的鍵結轉變為更定域化（localized）的鍵結。氢气是这种凝聚形式的极端例子，在高壓下氢是一種金屬，木星內部就有許多的金屬氫，而因為重力本身形成很高的壓力。不過在低壓下，其鍵結定域化，變成為一般的共價鍵，而且定域化非常完全，因此產生了（一般更為熟悉的）H氣體。另一個類似的例子是硼，相較於碳，硼是電子缺乏的元素，不會形成金屬。不過硼有些複雜的結構，例如二十面体的B原子簇。也是和這個相關的現象。
有机化学
含碳化合物被称为有机化合物是因为以往的化学家们认为含碳物质一定要由生物（有机体）才能制造；然而在1828年的时候，德国化学家弗里德里希·维勒，在实验室中成功合成尿素（一种生物分子），推翻上述的論點，自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大为含碳物质的化学；不过有机化学這個名字卻從此一直沿用，没有人尝试将其改名为“碳化学”或是其它较为贴切的说法。雖然被稱為“碳化学”，仍有少數含碳的化合物因不具有機化合物的特性，不歸類在有機化合物中，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二硫化碳（CS2）、碳酸（H2CO3）、碳酸鹽（{CO3}^{2-}）、碳酸氫鹽（{HCO3}^{-}）、硫氰酸盐（HSCN及其鹽類）及氰化物（HCN及其鹽類）等。
碳氧鎓离子
碳氧鎓离子（或氧碳鎓离子）是一类在中心sp-杂化的碳原子上连有氧取代基，并且能够在中心碳原子和氧原子之间通过π键离域分散所携带的正电荷的化学物种。 碳氧鎓离子可以用两个共振极限结构表示，一个是碳正离子形式，另一个是满足8电子规则且氧带形式电荷的氧鎓形式。 真实结构为共振杂化体，介于两者之间。碳氧鎓离子与酮或酯等中性羰基化合物相比，碳正离子形式的共振式对共振杂化体的结构的贡献更大。碳氧鎓离子是糖苷键水解中常见的反应性中间体，并且是糖基化合成的常用策略。 这些离子作为多种化学反应中的活性中间体，已在有机合成中得到广泛应用，且已成功用于几种天然产物的全合成中。 此外，它们通常在自然界中以酶催化下的生物化学合成和碳水化合物水解的机理出现。 花青素是天然的黄酮染料，是稳定的氧碳鎓化合物。 花色苷是造成多种常见花（例如紫罗兰）和食用植物（例如茄子和蓝莓）显现颜色的原因。
碳族元素
目前没有已知的鈇化合物。理論上鈇的化學特性應與鉛相近，能形成FlO、FlF、FlCl、FlBr和FlI。如果其高价態（Ⅳ）能夠進行化學反應，它將只能形成FlO和FlF。它也有可能形成混合氧化物FlO，類似於PbO。而一些研究指出鈇的化學特性可能和惰性氣體氡更接近。
碳酸
碳酸是无机化合物。
碳酸氢铯
碳酸氢铯是一种无机化合物，化学式是CsHCO。它可以由以下反应制得：
碳酸镱
碳酸镱是一种无机化合物，化学式为Yb(CO)。
碳族元素
和其它族一样，碳族元素也有有规律的电子排布，尤其是在价电子层，因此使它们化学行为的趋势：
土卫六
2010年，来自约翰斯·霍普金斯大学的达雷尔·斯特罗贝尔（Darrell Strobel）发现，与低层大气相比，土卫六高层大气中氢分子的丰度更高，他认为向下流动的速率大约为每秒10个分子，并在土卫六表面附近消失；正如斯特罗贝尔所指出的，他的发现与麦凯所预测的产甲烷生命形式将会产生的影响作用相一致。同年，另一项研究表明，土卫六表面的乙炔含量较低，麦凯认为这符合生物体消耗碳氢化合物的假设。尽管他重申了生物学假设，但他提醒说，发现的其他对氢和乙炔解释更有可能：尚未确定的物理或化学作用（例如表面接受碳氢化合物或氢的催化）可能性，或目前物质流动模型的缺陷，数据构成和传输模型需要被证实等等。即使如此，尽管非生物催化不如生物性成因解释那么令人震惊，但麦凯指出，发现一种在95 K(摄氏−180°）下的有效催化作用仍然意义重大。
碳酸铽
碳酸铽是一种无机化合物，化学式为Tb(CO)。 碳酸铽可溶于酸，放出二氧化碳： 碳酸铽在高温下分解，生成铽的氧化物。
碳酸氢盐
碳酸氢盐是碳酸形成的酸式盐，含有碳酸氢根离子—HCO。大多数碳酸氢盐对热不稳定，会分解为碳酸盐、二氧化碳和水。碱金属碳酸氢盐溶于水，水溶液呈碱性，与酸迅速反应放出二氧化碳气体，加碱则得到相应的正盐碳酸盐。
碳酸鈣
碳酸鈣外观为白色粉末或无色结晶，无臭无味。碳酸钙有方解石、文石、三种同质异形体，化學成分雖然相同，物理性質則多有差異。方解石（β-CaCO，英语：calcite）是六方晶系的菱面體結構，有兩組交叉的菱形解理；霰石（λ-CaCO，英语：aragonite）则是斜方晶系，只有平行長軸的解理，而且不明顯；而球霰石的结构尚未被完全理解。霰石的比重為2.9～3.0，比方解石之2.71重一點。
氧族元素的氫化物
从 HS 和 HS之后，很多多硫化氢，通式HS ("n" = 3–8) 已被发现并且是稳定的。 它们具有无支链的硫链，反映了硫对串联的倾向。 从 HS开始， 所有的多硫化氢在常温下都是液体。 HS 是无色的，而其它多硫化氢是黄色的。随着 "n" 增加，它的颜色也越黄，密度、沸点和黏度也随着增加。 它们的物理性质如下表：
环氧化合物
环氧化(合)物(epoxide)，是含氧三元环的醚类化合物，可以看作环氧乙烷的衍生物。其中三个原子大致在一个等边三角形结构的平面上。由于张力较大，环氧化合物比其他醚更活泼，尤其是与亲核试剂反应。简单的环氧化合物可以通过它们的无氧完全饱和的母体结构来命名，比如环氧乙烷。
氟化合物
如果所有氢原子都变成氟原子，产生碳氟化合物，一个巨大的区别会因此产生。这些化合物都异常稳定，只有溶于液氨的钠可以在常温下攻击它们。它们也非常难溶，几乎没有有机溶剂能够溶解它们。
宏量元素
氢是另外一中生命要素。有机化合物和水分子都包括至少一个氢原子，其中水在人体内占了大约70％。水可以帮助排毒并辅助代谢，水还可以保护器官，使其正常运作。氢原子可以和碳原子接触形成共价键，共价键使氢和碳原子组成碳氢化合物，一种由氢和碳组成的有机化合物。碳氢化合物可以经过一些化学反应衍生成为其它有机物。
碳酸氢锂
碳酸氢锂是一种无机化合物，化学式为LiHCO，它仅存在于溶液中。它可由碳酸锂在水中通入二氧化碳得到。 加热含碳酸氢锂的溶液，可以沉淀出碳酸锂。
碳负离子
碳负离子（），又叫碳陰離子，指的是含有一个连有三个基团，并且带有一对孤对电子的碳。碳负离子带有一个孤立负电荷，通常是三角椎體构型，其中孤对电子占一个sp混成轨道。形式上，碳陰離子是含碳酸的共軛鹼： 上式的B表示鹼。而碳陰離子在有機反應中扮演中間物的角色。
碳酸氢盐指示剂
碳酸氢盐指示剂（）是一种容易吸收二氧化碳的化学物质，用于在光合作用及呼吸实验时检测二氧化碳是否被释放。当碳酸氢盐指示剂呈紫色时，二氧化碳濃度处于少於0.03%的状态；當指示劑呈紅色時，二氧化碳濃度約等於0.03%（即大氣中二氧化碳的含量）；当碳酸氢盐指示剂呈黄色时，证明濃度高於0.03%的二氧化碳被测出来。
軸烯
[n]-軸烯是一类碳氢化合物，由单环n-烷烃上每个碳原子上的两个氢被一个=CH替换而成。[n]-軸烯含有n个以中心碳环为轴心延伸出去的碳-碳双键，故称轴烯。
铱
銥的有機化合物含有銥﹣碳鍵，其中銥的氧化態通常較低。比如，十二羰基四銥（）是最常見兼最穩定的金屬羰基配合物，當中的銥就處於0氧化態。十二羰基四銥中的每一個銥原子都與另外三個鍵合，形成四面體原子簇。一些重要的Ir(I)有機化合物都是以發現者命名的。這包括沃什卡配合物（），它會與分子鍵合，這種特性十分特殊。克拉布特利催化劑（Crabtree's catalyst）是一種用於氫化反應的均相催化劑。這些化合物都屬於平面正方形d配合物，共有16個價電子，因此反應性很高。
碳酸铕
碳酸铕是一种无机化合物，化学式为Eu(CO)。 碳酸铕可由三氯乙酸铵和三氯化铕的水溶液混合加热得到。饱和二氧化碳的碳酸铵溶液（可由盐酸和碳酸铵溶液反应得到）也可从铕盐溶液中沉淀处碳酸铕。其它制法还包括乙酸铕的热分解和氧化铕在水中的悬浊液和超临界二氧化碳的反应。 碳酸铕可溶于酸，放出二氧化碳： 碳酸铕在高温下分解，生成氧化铕：
碳酸氢钾
无色无臭透明单斜晶系结晶或白色结晶粉末。在空气中稳定。可溶于水，水溶液因水解而呈弱碱性，与镁盐溶液不沉淀出碱式盐。难溶于乙醇。100°C 开始分解，200°C 完全分解，生成碳酸钾、水和二氧化碳。
金属氢
金属氢是一种氢元素的简并态物质，双原子分子的同素异形体。当氢气被充分压缩，经过相变后便会产生金属氢，此形态的氢表现出金属的特性。此形态是由1935年以理论预测出。
化合物
化合物主要也可分為分子化合物和離子化合物，兩者的物理性質有較大的差異： 化合物和混合物不同。化合物的物理性質和化學性質和組成的元素不同，而混合物物理性質和化學性質和組成的成份有關，這是化合物和混合物的主要差異。例如氯為黃綠色有毒的氣體，鈉為有金屬光澤的固體，二者都很容易反應，但組成的氯化鈉（食鹽）為無色或白色晶體，是很穩定的化合物。
化合物
化合物（Chemical compound）是由兩種或兩種以上的元素以固定的質量比-{zh-cn:通过;zh-tw:透過}-化學鍵结合在一起的化學物質。化合物可以由化學反應分解為更簡單的化學物質。像甲烷（CH4）、葡萄糖（C6H12O6）、硫酸鉛（PbSO4）及二氧化碳（CO2）都是化合物。
化合物
所有化合物都可以固态存在，以分子存在的化合物大多存在液态、气态形式，有些甚至可以等离子体存在，超临界流体的物质也可以存在，如超临界态的二氧化碳，它较常态的二氧化碳有更强的溶解性。
有机化学
有機化合物常用結構圖或結構式的方式表示。键线式是一種簡單的繪圖表示方式，用繪圖方式繪出化合物骨架，骨架的交點及末端都代表一個碳原子，氫原子可能會標示出來，但因有機化合物中碳幾乎都是四價，也可能省略。由於有機化合物中幾乎都依照碳四價、氮三價、氧二價、氫一價的原原則繪製。
土卫六殖民
根据2008年的“卡西尼号”数据显示，土卫六上拥有的液态碳氢化合物是地球上所有已知石油和天然气储量的数百倍，这证明了碳氢化合物不是化石燃料。这些碳氢化合物从天而降，聚集在形成湖泊和沙丘的大量沉积物中。“土卫六表面覆盖着含碳物质，这是一座巨大的有机化学品工厂”，主持卡西尼号雷达数据研究的拉尔夫·洛伦兹说，“这一巨大的碳储量是了解土卫六地质和气候史的重要窗口。“已观察到数百座湖泊和海洋，其中数十座估计有比地球石油和天然气储量更多的碳氢化合物液体。沿赤道绵延分布的黑色沙丘含有的有机物体积是地球煤炭储量的数百倍。 2006年7月21日获得的雷达图像似乎显示了土卫六北纬的液态烃湖（如甲烷和乙烷）。 这是首次在地球以外发现的现存湖泊。这些湖泊的大小从约一公里到一百公里宽不等。
碳－碳键
碳－碳鍵是一連接兩個碳原子的共價鍵。其中最普通的形式是單鍵：即一個鍵是由兩個電子组成，其中兩個原子分别提供一個電子。碳－碳單鍵屬於σ键,组成单键的兩個碳原子自身的电子先形成混成軌域，然后两个混成軌域之间形成碳－碳单键，例如乙烷的两个碳原子就是形成sp混成軌域，但碳的單鍵也有形成其他混成軌域的例子（例如sp對sp）。其實單鍵二端的的碳原子不一定要形成相同的混成軌域。在烯烃中碳原子會形成雙鍵，在炔烃中碳原子會形成三键。雙鍵的组成是一个σ键（由两个形成sp混成軌域的电子）和一个π鍵（由两个未參與混成的p軌域电子所構成）。三鍵则是一個sp混成軌域和二個p軌域所構成，其中二個原子各提供一個p軌域。雙鍵及三鍵中使用的p軌域會形成π鍵。當碳-碳鍵數愈多，鍵能愈大，鍵長愈短。
碳化硅
碳化硅存在着约250种结晶形态。由于碳化硅拥有一系列相似晶体结构的同质多型体使得碳化硅具有同质多晶的特点。这些多形体的晶体结构可被视为将特定几种二维结构以不同顺序层状堆积后得到的，因此这些多形体具有相同的化学组成和相同的二维结构，但它们的三维结构不同。
碳氧化物
虽然这类碳氧化物分子几乎都是不稳定或不存在的，但与它们有类似结构的阴离子却都是稳定的，这些阴离子有的在19世纪已被人们发现。这类碳氧阴离子包括：
碳酸鈣
碳酸钙（英文：Calcium carbonate），俗稱灰石、石灰石、石粉，是一種化合物，化學式為CaCO，呈鹼性,幾乎不溶於水（K = 4.8×10），可與酸反應。
碳氧化物
此外，还有众多未被发现的假想碳氧化物已经从理论途径开始被研究。例如乙二酸酐（CO）、乙烯二酮（CO）、一氧化碳的线形或环状寡聚物（也称为“聚酮”，(-CO-)），以及二氧化碳的线形或环状寡聚物（(-CO-)，如等二聚体1,3-二氧杂环丁烷二酮和三聚体1,3,5-三氧杂环己烷三酮等）。
稀有气体化合物
然而，莱纳斯·鲍林在1933年时预测，原子序数较大的稀有气体元素有可能与氟和氧生成化合物。他预言了六氟化氪(KrF)和六氟化氙（XeF）的存在，提出八氟化氙可能是个不稳定的化合物，以及氙酸会以高氙酸盐的形式成盐。
异氰酸
异氰酸是含有碳、氢、氮和氧这四个在有机化学和生物学中最常见的原子组成的稳定分子里，最简单的。它也是四个化学式为 HOCN 的化合物中唯一稳定的，其它三个是氰酸 H–O–C≡N 、雷酸 H–C≡N–O和 H–O–N≡C。
碳-氢键
碳-氢键是指碳原子与氢原子之间的共价键，是有機化合物中最常看到的共价键。碳-氢键的键长約1.09 Å (1.09 × 10 m)，鍵能約413 kJ/mol，相關於98.7kcal/mol（參見下方的表）。碳和氫的電負度分別是2.5及2.1，由於二者的電負度差只有0.4，因此碳-氢键一般認為是非極性的共价键。
碳酸乙烯酯
碳酸乙烯酯（，缩寫EC）是结构式为(CHO)CO的有机化合物，可看作碳酸和乙二醇酯化形成的环状碳酸酯，在室温（25°C）下为無色透明晶體，易溶於水，在其熔点（34-37°C）以上，它是無色無味的液體。