Proprietățile mecanice, cum ar fi maleabilitatea și ductilitatea, nu se aplică atomilor individuali ai vreunui element, deoarece proprietățile mecanice apar atunci când atomii se leagă. Tipul, rezistența și orientarea acestor legături rezultate determină proprietățile mecanice de materie.
Legătura covalentă carbon-carbon între doi atomi de carbon implică participarea a unu, doi sau trei electroni de la fiecare atom. Legăturile unice de carbon-carbon rezultă cel mai frecvent atunci când doi atomi de carbon fiecare hibridizează și împărtășesc orbitalii lor sp3. Legăturile singulare dintre atomii de carbon pot fi de asemenea rezultatul altor hibridizări orbitale, cum ar fi hibridizarea sp2. Energia aproximativă a unei singure legături carbon-carbon este de 80 kilocari pe mol.Doi atomi de carbon pot dubla legătura prin două orbitale sp2 hibridizate și două orbitale nehybridizate. Energia medie a legăturii rezultate este de 140 kilocari pe mol.
Aceste valori sunt excepțional de mari în comparație cu alte energii de legătură elementale, cum ar fi 38,4 kilocari pe mol pentru legăturile azot-azot și 35 kilocari pe mol pentru legăturile de oxigen-oxigen. Carbonul este, de asemenea, capabil de catenare, formarea lanțurilor lungi, continue ale propriilor atomi. Capacitatea mare de legare interatomică și capacitatea de catenare a carbonului îi conferă diferite forme de proprietăți mecanice excepționale. Nanotuburile de carbon au un modul teoretic al lui Young de 1 rezistență tetrapascală și de întindere între 11 și 63 gigapascali. Caracterul covalent și direcționalitatea legăturilor carbon-carbon limitează maleabilitatea și ductilitatea alotropelor de carbon.
