自然界中的循环碳循环的模式图在地面条件下，一种元素从一处到另一处是很罕见的。因此，地球上的碳含量是一个有效常数。碳在自然界中的流动构成了碳循环。例如，植物从环境中吸收二氧化碳用来储存生物质能，如碳呼吸和卡尔文循环（一种碳固定的过程）。一些生物质能通过捕食而转移，碳粉推荐，而一些碳以二氧化碳的形式被动物呼出。碳循环的结构要比右图的模式图复杂得多。例如，一些二氧化碳会溶解在海洋中，死去的植物或动物的遗骸可能会形成煤、石油和，这些可以通过燃烧释放碳，而***不能利用得到。
另一个为恒星供能的融合机制是CNO循环（碳-氮-氧循环，有时也称为贝斯-魏茨泽克-循环，是恒星将氢转换成氦的两种过程之一，另一种过程是质子-质子链反应），其中碳作为催化剂使得反应能够进行。物理性质编辑同位素现代已知的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属稳定型，其余的均带性，当中碳14的半衰期长达5730年，其他的为稳定同位素。 在地球的自然界里，碳粉好不好，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13则有1.07%。C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值，一般计算时取12.01。碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度，以12克碳12中含有的原子数为1摩尔。
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