A legtöbb elemmel ellentétben a szénatomok képesek egymással is kémiailag kapcsolódni, ily módon egyenes, elágazó, vagy zárt molekuláris képződményeket alkotni. Az ilyen vegyületek molekuláiban a szénatomok száma egytől több tucatig, sőt néhány százig is terjedhet. Ha figyelembe vesszük, hogy a szabad vegyértékek (a szén 4 vegyértékű) a hidrogénen kívül más elemek atomjaival, vagy atomcsoportokkal is leköthetők, akkor a lehetséges szénvegyületek száma valóban végtelenné válik.

A légkörben található szán-dioxid egy része vulkáni kitöréssel kerül a levegőbe. Néhány helyen állandóan nagy mennyiségű szén-dioxid tör elő a Föld mélyéből. Mintegy húsz évszázada ismeretes a Nápoly melletti “Kutya-barlang”. Ebben a barlangban a nehéz szén-dioxid a talaj közelében gyűlik össze, körülbelül fél méter vastagságban. A kutyák a barlangban belélegzik a szén-dioxidot és elpusztulnak, míg az ember számára a bent tartózkodás nem veszélyes.

Nagy hozamú szén-dioxid gázkutak találhatók Indonéziában is. Egy jávai vulkán lábánál mély hasadék húzódik, amely a “Halál völgye” nevet viseli. Fenekét azoknak az állatoknak, sőt embereknek a csontváza borítja, akik véletlenül arra tévedtek, és belélegezték a völgyet beborító szén-dioxidot.

A 4 % szén-dioxidot tartalmazó levegő belélegzése gátolja a mozgás- és beszédfunkciót, 10 % koncentráció felett pedig eszméletlenséget, és a légzőszervek bénulása következtében halált okoz.

A szén-dioxidot a növények elnyelik, a fotoszintézisben felhasználják. E nélkül nem alakulnának ki szénhidrátok, zsírok, olajok és más szerves vegyületek, és lehetetlen lenne az állati és az emberi élet is.

Az elemi szénnek két változata van: a színtelen, átlátszó, nagy fénytörő képességű gyémánt, és az átlátszatlan, szürkésfekete, zsíros tapintású grafit.

A gyémántot az ókori népek is ismerték. Egyik elnevezése az araboktól ered: az “almasz” = legkeményebb szóból. Ehhez hasonló jelentésű a görög név is: “adamasz” = legyőzhetetlen. Mindkét elnevezés a gyémánt rendkívüli keménységére utal, amely valóban meghaladja valamennyi ismert ásvány szilárdságát.

A gyémánt összetétele sokáig rejtély volt, azt hitték, hogy nagyon tiszta hegyi kristály. 1649-ben a firenzei akadémikusoknak sikerült elégetni a gyémántot úgy, hogy semmilyen maradékot sem hagyott vissza. Azt, hogy tiszta szén a gyémánt, 1797-ben bizonyította be TENNANT, angol vegyész.

A XVIII. század elejéig gyémántlelőhelyeket csak Indiában és Borneó szigetén ismertek. A XX. század harmincas éveiben találtak gyémántot Brazíliában, Ausztráliában és Afrikában. 1944-45-ben gazdag gyémántlelőhelyet találtak a Szovjetunióban is, a Jakut félszigeten.

A gyémántok nagyságát karáttal mérik. Mi a karát? Hosszú évszázadok óta, az arany, a gyémánt, a természetes és mesterséges drágakövek tömegét ebben, az első pillantásra furcsának tűnő mértékegységben fejezik ki. Az Arab félszigeten nő egy fa, amelynek gyümölcsei pontosan 0,2 gramm tömegű magvakkal rendelkeznek, ez lett egy karát. Jellemző ezekre a magocskákra, hogy minden évben pontosan egyforma tömegűek, mindig egy karátot nyomnak.

A gyémántot régebben csak ékkőnek használták, ma azonban mind nagyobb gyakorlati jelentőségű a technikában. A tiszta gyémánt színtelen, a benne levő szennyezések azonban elszínezhetik. A kék, zöld, piros gyémántok nagyon ritkák és nagyon értékesek. A gyémánt a legkeményebb anyag a természetben: 1000-szer keményebb a kvarcnál, és 150-szer a korundnál. A gyémánt rendkívül nagy keménysége miatt alkalmas fúrófejek, acélvágó kések, dróthúzó berendezések készítésére, kő- és fémtárgyak csiszolására, üvegvágásra és kemény kőzetek megmunkálására. A világ egy évi gyémánttermelésének alig 1 %-át alkalmazzák ékkőnek, a többit az iparban használják.

Sok kutató próbálkozott már mesterséges gyémánt előállításával. Külön említést érdemelnek a francia MOISSAN-nak, az elektromos kemence feltalálójának kísérletei. Moissan a grafitot olvadt vasban oldotta fel, és az így kapott masszát hirtelen lehűtötte. A hűtéssel keletkezett kemény kéreg mind vastagabb lett, és egyre nagyobb nyomást fejtett ki a folyadék belsejére. Amikor Moissan a megszilárdult anyagot savban feloldotta, apró, kristályos szemcséket talált, amelynek tulajdonságai nagymértékben emlékeztettek a gyémántéra. Moissan felfedezése, amelyet 1893-ban tett közzé, óriási feltűnést keltett, és a tudósnak világhírt hozott. Nincs messze az idő, amikor a makacs drágakő, a szén és a korom nemes rokona tetszőleges mennyiségben állítható elő laboratóriumban.

A gyémánttal ellentétben a grafit annyira lágy, hogy papíron könnyedén végighúzva, acélszürke nyomot hagy. A grafit különleges tulajdonságai közé tartozik az is, hogy levegőn gyakorlatilag tűzálló. Nagy hőállóképessége és kémiai semlegessége miatt sugárhajtású motorok alkatrészeinek készítésére használják fel. Az atomtechnikában pedig neutronlassításra és visszavezetésre alkalmas. A grafitból készítenek ceruzákat, olvasztótégelyeket, elektromos kemencék elektródjait, felhasználják forgó gépalkatrészek kenésére, stb.

A faszén, amelyet a fa levegőtől elzárt desztillációjával nyernek, az “amorf szén” egyik fajtája. A kutatások során megállapították, hogy az amorf szén sokszor nagyon apró kristálykákból álló grafit. Ennek a szénnek egyik jelentős tulajdonsága, hogy különböző anyagokat, gázokat, festékeket elnyel. Ez a jelenség az abszorpció. Rendkívül fontos szerepet játszott az első világháborúban a harci mérgekkel szembeni küzdelemben.

A szén tudományos elnevezése, a carboneum, a latin “carbo” = szén szóból származik. A 12-es atomtömegű szénizotóp a relatív atomtömeg egysége (1960, Montreal).