Koolstof heeft 4 valentie-elektronen, wat betekent dat het nog 4 elektronen nodig heeft om zijn buitenste schil te vullen. Dit wordt bereikt door vier covalente bindingen te vormen met waterstofatomen.

Elk waterstofatoom draagt één elektron bij aan de binding, en koolstof draagt er zelf één bij. Dit resulteert in een stabiel molecuul, zoals methaan (CH4), waarbij koolstof een volledige buitenschil van 8 elektronen heeft.