¿Por qué un átomo de carbono no puede unirse con otros cuatro átomos de carbono?

Si bien la respuesta de Josh Velson es correcta, no creo que llegue al meollo de su pregunta:

¿Por qué no puedes tener [matemáticas] C_2 [/ matemáticas] como una molécula estable? ¡Después de todo, un enlace cuádruple CC satisface la regla del octeto!

Sucede que he abordado esta pregunta en otro lugar:
Re: ¿Por qué dos átomos de carbono no forman una molécula con cuatro enlaces covalentes?

Agregado después de que se revisó la pregunta:

Hay muchos, muchos, muchos … muchos compuestos con átomos de carbono unidos individualmente a otros cuatro átomos de carbono. Incluso hay un nombre para esa situación: llamamos a tal átomo de carbono “cuaternario”.

El ejemplo más simple es el neopentano, en el que cuatro grupos metilo están unidos a un solo carbono.

Pero hay muchos otros ejemplos: morfina, hormonas esteroides, …

Si busca una molécula, entonces no existe una como C5. Habrá solo un átomo de carbono – C. Pero existe como una sustancia donde un átomo de carbono está unido con otros 4 átomos de carbono. Se llama un diamante .

Por supuesto que hay grafito , pero hay enlaces simples entre 3 átomos de carbono en una capa y enlaces muy débiles entre capas.


Por eso es posible dibujar con grafito en un papel en lugar de cortarlo con diamante.

¡Puede!

Neopentane es la molécula que estás buscando
https://en.m.wikipedia.org/wiki/

Esta es la molécula más simple donde un átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos de carbono. A partir de esa molécula, puede aumentar el tamaño hasta obtener un diamante que está prácticamente 100% de átomos de carbono conectados a otros cuatro átomos de carbono. (los carbonos en la superficie misma de un diamante tendrán otros átomos conectados, principalmente hidrógeno, pero serán un porcentaje extremadamente pequeño)

Puede. Tome un hidrocarburo, por ejemplo, propano (CH3-CH2-CH3) y sustituya los hidrógenos intermedios con CH3 (grupos metilo). Ahora tiene un átomo de carbono unido a otros 4 átomos de carbono.
Este es el más simple. Hay muchos otros compuestos con átomos de carbono conectados a otros cuatro.

Puede y lo hace. Se llama grafito, o en otras formas, grafeno o diamante. Todos estos presentan carbono unido al menos a otros 4 átomos de carbono, aunque en sólidos de redes grandes como esos no es terriblemente útil pensar en términos de átomos individuales con enlaces. En cambio, hablamos de orbitales moleculares grandes, electrones deslocalizados y caracteres similares a enlaces simples entre muchos átomos de carbono diferentes.

Claro que hay moléculas con un carbono unido a otros cuatro átomos de carbono
este es uno.
y hay varios otros

Lo hace. La molécula más simple en la que esto ocurre se llama correctamente 2,2-dimetilpropano o, de manera no sistemática, neopentano.

(Imagine cinco átomos de C dispuestos en una cruz)

Diamante. El diamante tiene carbono unido a otros cuatro átomos de carbono

Lo hace. Si casi todos los carbonos hacen eso, se llama diamante.