氣態碳分子 (gaseous carbon molecules)

小分子也存在于炭素材料在高溫下所產生的蒸氣中。構成大分子的碳原子數只為偶數。這類大分子后來確認是富勒碳。通常，氣態碳分子不包括富勒碳，僅指存在于碳蒸氣中的小分子；蒸氣冷凝后即變為其他形態的碳，而不復存在；除非在極低的溫度下，如在4K下，凝固在固態氬中。富勒碳自蒸氣中冷凝，在固態下仍保持原有分子結構。

在2400-2700K下，處于平衡狀態的碳蒸氣中，碳分子以C1、C2、C3為主，分子比約為：1：0.5：1.6。在碳的三相點附近(見碳相圖)，4100K下，平衡蒸氣中C1、C2、C3、C4、C5的分子比約為：1.0：6.4：16：1.7：3.2。碳蒸氣中C3所占份量最大。n>5的分子也存在于碳蒸氣中，但數量甚微。在20世紀60年代即記錄下這些碳離子的豐度分布；80年代中期得到的石墨蒸氣中碳離子的豐度分布。