La carica ionica del carbonio può variare a seconda del composto o della molecola in cui è presente. Il carbonio ha tipicamente una carica neutra (0) quando è legato ad altri atomi di carbonio o atomi di idrogeno. Tuttavia, quando il carbonio forma legami con elementi elettronegativi come ossigeno, azoto o alogeni, può mostrare stati di ossidazione sia positivi che negativi.

Stati di ossidazione positivi:

1. +1: Il carbonio può avere uno stato di ossidazione +1 quando forma un singolo legame con un atomo elettronegativo e tre legami con gli atomi di idrogeno. Un esempio di ciò è il catione metile (CH3+), dove l'atomo di carbonio trasporta una carica positiva.

2. +2: Il carbonio può avere uno stato di ossidazione +2 quando forma doppi legami con l'ossigeno o altri atomi elettronegativi. Gli esempi includono composti come la formaldeide (HCHO), in cui l'atomo di carbonio è legato a due atomi di ossigeno con doppi legami.

3. +3: In rari casi, il carbonio può anche mostrare uno stato di ossidazione +3 quando forma tripli legami con atomi elettronegativi o è legato a gruppi altamente elettronegativi. Un esempio è l'anidride carbonica (CO2), dove l'atomo di carbonio è legato a due atomi di ossigeno con doppi legami.

Stati di ossidazione negativi:

Il carbonio in genere non ha stati di ossidazione negativi, ma può presentare uno stato di ossidazione -4 in alcuni composti chiamati carbanioni. I carbanioni sono atomi di carbonio caricati negativamente che risultano dalla perdita di un protone (H+). Di solito sono stabilizzati dalla presenza di gruppi elettron-attrattori o di cariche negative adiacenti.