CX4 अणु में कार्बन की चारों संयोजकताएँ समान हैं और यह कल्पना की जा सकती है कि त्रिविम (space) में इनका सममित (symmetrical) विन्यास है। इस प्रकार तीन व्यवस्था संभव हो सकती है - (1) तलीय, (2) पिरैमिडीय और (3) चतुष्फलकीय।

(1) यदि अणु एकतलीय हो, तो यौगिक C a b d e के तीन रूप संभव हो सकते हैं।

(2) यदि अणु पिरैमिडी है, तो इस यौगिक के छह रूप संभव हो सकते हैं।

(3) यदि अणु चतुष्फलकीय है, तो यौगिक C a b d e के दो रूप ही संभव होंगे और दोनों एक दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब होंगे। वास्तव में यौगिक C a b d e एक जोड़े प्रतिबिंब रूप में ही प्राप्त होते हैं, जो चतुष्फलकीय अणुसंरचना की पुष्टि करते हैं।

जब कार्बन में संयोजित चारों समूह भिन्न-भिन्न होते हैं, तब ऐसे कार्बन को असममित कार्बन (asymmetric carbon) कहते हैं। प्रकाशत: सक्रिय कार्बनिक यौगिकों में एक, अथवा एक से अधिक, असममित कार्बन परमाणु अवश्य रहते हैं। असममित कार्बन यौगिक के C a b d e दोनों प्रतिबिंब रूप जब Ca2 bd में बदल जाते हैं, तो केवल एक ही प्रकाशत: निष्क्रिय पदार्थ प्राप्त होता है, जैसे दक्षिणावर्त और वामावर्त दोनों लैक्टिक अम्ल अवकृत होकर एक ही प्रोपिऑनिक अम्ल देते हैं। इससे चतुष्फलकीय कार्बन की पुष्टि होती है।

रुंटगेन किरण के क्रिस्टलकीय विश्लेषण (crystallographic analysis), द्विध्रुव आधूर्ण (dipole moments), अवशोषण स्पेक्ट्रम (absorption spectra) तथा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (electron diffraction) के अध्ययन भी कार्बन के चतुष्फलकीय प्रकृति की पुष्टि करते हैं।

गणितीय गणना के द्वारा कार्बन की किसी दो संयोजकता के बीच का कोण 109 डिग्री 28मिनट निकाला गया। पहले यह विचार था कि यह संयोजक कोण स्थायी रहता है, पर अब ज्ञात है कि संयोजकता का अपने स्थान से विचलन हो सकता है और इस कारण इस कोण में भी परिवर्तन हो सकता है। जब कार्बन परमाणु से संयोजित सभी चारों परमाणु या समूह एक से होते हैं, तो यह कोण निश्चय ही 109 डिग्री 28 मिनट होता है, जैसा मेथेन, CH4, या कार्बन टेट्राक्लोराइड, CCl4, में है। लेकिन मेथिलीन क्लोराइड CH2 Cl2, में कोण 112 डिग्री पाया जाता है, क्योंकि क्लोरीन के बड़े परमाणुओं के प्रतिकर्षी बल के कारण संयोजकता कोण में अधिक फैलाव संभव है।

एक असममित कार्बन परमाणुवाले यौगिक
चतुष्फलकीय कार्बन की पुष्टि
दो या अधिक असममित कार्बन परमाणुवाले यौगिक
परिचय