Ο άνθρακας είναι ένα στοιχείο. Βρίσκεται χύμα, τόσο από μόνο του, στα αλλότροπά του, όσο και ως συστατικό άλλων ουσιών που απαντώνται ευρέως, όπως ο ασβεστόλιθος, ο άνθρακας και το πετρέλαιο. Εμφανίζεται σε έναν αριθμό ανόργανων ενώσεων και σε όλες τις οργανικές ενώσεις. Για να κατανοήσουμε τόσο πώς δρα ο άνθρακας όσο και πώς αλληλεπιδρά με άλλα στοιχεία, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις ιδιότητες του άνθρακα.
Το σύμβολο του άνθρακα στον περιοδικό πίνακα είναι “C”. Είναι στην περίοδο 2, μαζί με λίθιο, βηρύλλιο, βόριο, άζωτο, οξυγόνο, φθόριο και νέον, και στην ομάδα 4α ή ομάδα 14, ανάλογα με το σύστημα, με πυρίτιο, γερμάνιο, κασσίτερο και μόλυβδο. Οι ιδιότητες του άνθρακα περιλαμβάνουν ατομικό αριθμό 6 και ατομική μάζα 12.011 g.mol-1, σημείο τήξης 6332ºF (3500ºC, 3773K) και σημείο βρασμού 8721º F (4827ºC, 5100K). Ο άνθρακας βαθμολογείται με 0.5 στην κλίμακα Mohs σκληρότητας ορυκτών. Σε έναν άνθρωπο που ζυγίζει περίπου 154 λίβρες (περίπου 70 κιλά), η μέση συνολική μάζα άνθρακα είναι περίπου 35 ¼ λίβρες (περίπου 16 κιλά).
Το γεγονός ότι έχει αρκετά διαφορετικά αλλότροπα, ή διαφορετικές εκδηλώσεις του ίδιου στοιχείου με διαφορετικές μοριακές δομές, είναι μια από τις ενδιαφέρουσες ιδιότητες του άνθρακα. Ο γραφίτης, ένα αλλοτρόπιο, χρησιμοποιείται για την παραγωγή «μόλυβδου» μολυβιού, καθώς και σε γεννήτριες και ηλεκτρικούς κινητήρες. Ένα δεύτερο αλλοτρόπο του άνθρακα είναι το διαμάντι και ένα διαμάντι έχει απόλυτη βαθμολογία 1500 στην κλίμακα Mohs της σκληρότητας ορυκτών, δείχνοντας πώς οι ιδιότητες του άνθρακα μπορεί να διαφέρουν δραματικά. Ένα άλλο αλλοτρόπιο, το buckminsterfullerene, που ανακαλύφθηκε το 1985 από Αμερικανούς και Βρετανούς ερευνητές, έχει σχήμα παρόμοιο με έναν γεωδαιτικό θόλο που σχεδιάστηκε από τον μηχανικό R. Buckminster Fuller, εξ ου και το όνομά του.
Μεταξύ των ιδιοτήτων του άνθρακα, η προβλέψιμη διάσπαση του ισοτόπου άνθρακα-14 έχει βρεθεί ότι είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στη χρονολόγηση βιολογικών υλικών. Ένας ζωντανός οργανισμός ενσωματώνει μια προβλέψιμη αναλογία άνθρακα 12 σε σχέση με τον άνθρακα-14, τον οποίο λαμβάνει από την ατμόσφαιρα. Όταν ο οργανισμός πεθαίνει, νέος άνθρακας δεν προσλαμβάνεται πλέον και η αναλογία μεταξύ άνθρακα-12 και άνθρακα-14 αρχίζει να αλλάζει, με τη διάσπαση του άνθρακα-14 σε άζωτο-14. Αυτό επιτρέπει τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα με βάση τον χρόνο ημιζωής 5730 ετών του άνθρακα-14. Αν και αρκετές καταστάσεις, όπως η μόλυνση με άνθρακα από το έδαφος και οι κυμαινόμενες ποσότητες άνθρακα-12 και άνθρακα-14 στην ατμόσφαιρα, μπορεί να απορρίψουν τους υπολογισμούς, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα έχει βρεθεί ακόμα ότι είναι χρήσιμη.