Jednym z najbardziej niezwykłych i najczęściej występujących pierwiastków jest węgiel. Węgiel nazywany bywa niekiedy podstawą życia na Ziemi.
Długie łańcuchy bądź pierścienie atomów węgla tworzą szkielety milionów związ­ków chemicznych, w tym tzw. związków organicznych, które stanowią podstawę życia na Ziemi. W układzie okresowym pierwiastków węgiel zajmuje miejsce w drugim okresie IV grupy. Posiada dwie powłoki elektronowe, z czterema elektronami na powłoce zewnętrznej. Na tej pow­łoce (L) może zmieścić się maksymalnie 8 elek­tronów. W wypadku węgla zapełniona jest ona w połowie. Oznacza to, że węgiel może wiązać się z większością innych pierwiastków, tworząc przy tym wiązania kowalentne, poczynając od czterech pojedynczych wiązań, poprzez jedno bądź dwa wią­zania podwójne, aż po wiązanie potrójne. Dla przy­kładu węgiel często wiąże się z wodorem, tlenem, azotem, siarką, oraz fosforem, a także z haloge­nami, tzn. bromem, chlorem oraz fluorem. Jednak o unikalnych właściwościach węgla decyduje prze­de wszystkim to, że każdy atom tego pierwiastka może łączyć się z kilkoma innymi, tworząc łań­cuch o właściwie dowolnej długości.
Do tej samej grupy w układzie okresowym, co węgiel należy znajdujący się w III okresie krzem. Na jego trzeciej powłoce (M) również znajdują się 4 elektrony (maksymalnie może tam przebywać 18 elektronów). Chemicy zdołali zsyntetyzować wiele związków, zwanych potocznie silikonami, w których atomy krzemu zastępują atomy węgla w ca­łych partiach struktury łańcuchowej. W rezultacie w literaturze science fiction pojawiły się spekula­cje na temat możliwości istnienia w* kosmosie formy życia opartej na krzemie.