Các dạng thù hình của một nguyên tố hóa học là những đơn chất khác nhau do nguyên tố đó tạo nên.
Ví dụ: nguyên tố oxi có 2 dạng thù hình là oxi O2 và ozon O3.
Kim cương: cứng, trong suốt, không dẫn điện.
Than chì: mềm, dẫn điện, có màu đen
Cacbon vô định hình: (than xốp, than đá, than xương,...) xốp không dẫn điện.
Trong các dạng thù hình của cacbon thì cacbon vô định hình là hoạt động nhất, sau đây ta chỉ xét tính chất của cacbon vô định hình.
2.1. Tác dụng với oxi
Cacbon cháy trong oxi, tạo thành cacbon đioxit CO2, cacbon là chất khử, phản ứng tỏa nhiều nhiệt.
C + O2 CO2
Do khi cháy tỏa nhiều nhiệt, cacbon được dùng làm nhiên liệu trong đời sống sản xuất.
Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được CO2 theo phản ứng
CO2 + C 2CO
Do đó, sản phẩm khi đốt cacbon trong không khí, ngoài khí CO2 còn có một ít khí CO.
C không tác dụng trược tiếp với Cl2, Br2, I2
2.2. Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, C khử được oxit kim loại (đứng sau Al) để tạo thành kim loại và khí CO2
C + CuO Cu + CO2
Kim cương được sử dụng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng để chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh và bột mài.
Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.
Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.
Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp thụ. Loại than có khả năng hấp thụ mạnh được gọi là than hoạt tính. Than hoạt tính được dùng nhiều trong mặt nạ phòng độc, trong công nghiệp hóa chất và trong y học.
Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hóa cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày,...