В основному стан атом вуглецю може бути двовалентним, утворюючи два ковалентні зв'язки по обмінному механізму при усуспільненні двох неспарених електронів.
На зовнішньому шарі атома вуглецю містяться чотири валентних електрона, і до завершення не вистачає чотирьох електронів.
Виняток становить лише оксид вуглецю (II), в якому валентність атома вуглецю дорівнює трьом.
У цій статті Кекуле зазначав, що вуглець займає особливу увагу серед усіх елементів. В органічних сполуках його валентність дорівнює чотирьом, оскільки він з'єднується з чотирма еквівалентами водню чи хлору.