A propriedade de autoligação do carbono é chamada catenação. Catenação é a capacidade dos átomos de carbono de se unirem e formar cadeias ou anéis. Esta propriedade é essencial para a formação de moléculas orgânicas, que são os blocos de construção de todos os seres vivos. Os átomos de carbono podem formar ligações simples, duplas ou triplas entre si e também podem se ligar a outros elementos, como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre. As diferentes maneiras pelas quais os átomos de carbono podem se unir dão origem à enorme diversidade de moléculas orgânicas.