La propriété d’auto-liaison du carbone est appelée caténation. La caténation est la capacité des atomes de carbone à se lier entre eux et à former des chaînes ou des anneaux. Cette propriété est essentielle à la formation de molécules organiques, qui sont les éléments constitutifs de tous les êtres vivants. Les atomes de carbone peuvent former des liaisons simples, doubles ou triples entre eux, ainsi qu'avec d'autres éléments tels que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le soufre. Les différentes façons dont les atomes de carbone peuvent se lier entre eux donnent naissance à une énorme diversité de molécules organiques.