自然界中有这种元素一百多种，碳是其中的一种，我们把碳这种元素的原子中由于中子数量的不同的所以原子称为碳的同位素。所以说不能说碳元素有几种，而应该说碳的同位素有几种。
目前已知的同位素共有十二种，有碳8至碳19，其中碳12和碳13属稳定型，其余的均带放射性，当中碳14的半衰期长达五千七百三十年，其他的均全不足半小时。 在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13则有1.07%。C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值，一般计算时取12.01。 碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度，以12克碳12中含有的原子数为1摩尔。碳14由于具有较长的半衰期，被广泛用来测定古物的年代。
另外碳的单质存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤， 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。
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