La naturaleza de la unión es mecánica cuántica. Pero una vez que se quita eso, la fuerza de unión se vuelve principalmente electrostática. Tres factores relacionados con esto son responsables de la alta resistencia de los enlaces covalentes formados por el carbono.
Uno es el tamaño atómico. Según la ley de Coulomb, la atracción va como carga dividida por la distancia al cuadrado. Los átomos con un número atómico más bajo tienden a tener diámetros más pequeños, de modo que sus distancias de centro a centro disminuyen. Por lo tanto, según la ley de Coulomb, esto crea una mayor fuerza de atracción electrostática interatómica. Por lo tanto, el carbono, que solo tiene el número atómico 6, es uno de los elementos más pequeños de la Tabla Periódica y, en consecuencia, manifiesta una mayor fuerza de unión correspondiente.
Otro factor es la densidad de electrones de valencia. El grafito, por ejemplo, tiene una densidad de electrones de alta valencia que le proporciona una excelente rigidez entre las capas. Como otro ejemplo, el diamante tiene un módulo volumétrico extremadamente alto. La unión covalente en ambos materiales tiene una alta direccionalidad que resiste los cambios de forma, lo que les da resistencia.
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Finalmente, algunos compuestos de carbono poseen una distribución de carga bimodal entre átomos. La geometría de esta distribución de carga es responsable de la alta rigidez al corte del diamante y, en parte, de la alta rigidez elástica del grafito.
Pero la fuerza de la unión covalente también tiene sus inconvenientes. Por un lado, conduce a una alta tensión de fricción de la red de dislocación, de modo que los materiales asociados tienden a fracturarse antes de que se inicie cualquier flujo de dislocación, haciéndolos muy frágiles.
