Koolstof kan zich met maximaal vier binden verschillende atomen tegelijk. Dit komt door de elektronische configuratie, met vier valentie-elektronen in de buitenste schil. Het kan vier covalente bindingen vormen om een ​​stabiele octetconfiguratie te bereiken.

Het is echter belangrijk op te merken dat koolstof ook meerdere keren met hetzelfde atoom kan binden, waardoor dubbele of drievoudige bindingen ontstaan. In een koolstofdioxidemolecuul (CO2) is koolstof bijvoorbeeld gebonden aan twee zuurstofatomen met dubbele bindingen.