Chémia je veda o vlastnostiach, zložení, štruktúre, príprave, premenách a zákonitostiach prvkov, látok a ich zlúčenín. Centrom záujmu chémie sú chemické premeny látok (chemické reakcie), čiže chemické deje, pri ktorých sa atómy spájajú do zoskupení (molekúl, kryštálov) alebo pri ktorých sa zoskupenia atómov rozpadajú na jednotlivé atómy, prípadne sa preskupujú na iné zoskupenia.
Uhlík (lat. Carboneum) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku C a protónové číslo 6. Uhlík je typický nekovový prvok, ktorý sa ako nerast v elementárnom stave vyskytuje v prírode v dvoch základných modifikáciách a v posledných približne 20 rokoch bola laboratórne vytvorená tretia modifikácia:
Grafit je tvorený uhlíkom, ktorý kryštalizuje v šesťuholníkových šupinkách a patrí medzi najmäkkšie známe nerasty. Táto vlastnosť sa využíva napr. pri výrobe ceruziek, v ktorých mletá tuha tvorí základnú zložku tyčinky určenej na písanie a kreslenie.
Diamant je tvorený uhlíkom, ktorý kryštalizuje v kockovej sústave a je najtvrdším a veľmi cenným prírodným nerastom. Váha diamantov sa udáva v karátoch, najväčším doposiaľ nájdeným diamantom bol Cullinan, ktorý v surovom stave pri nájdení v JAR mal hmotnosť 3 106 karátov.
Fullerény sú novo objavené sférické molekuly, zložené z päť alebo častejšie so šesťčlenných kruhov atómov uhlíka. V priestore sú tieto molekuly usporiadané do guľovitého tvaru a sú mimoriadne odolné voči vonkajším fyzikálnym vplyvom. Zatiaľ najstabilnejší známy fullerén je molekula, obsahujúca 60 uhlíkových atómov. Fullerény sa umelo pripravujú pyrolýzou organických zlúčenín laserom. Za objav a štúdium vlastností fullerénov bola v roku 1996 udelená Nobelova cena za chémiuRobertovi F. Curlovi, Richardovi E. Smalleyovi a Haroldovi W. Krotoovi. V súčasnosti je výskum vlastností a metód prípravy fullerénov veľmi intenzívne skúmaný v mnohých špičkových vedeckých inštitúciách po celom svete.
