一般碳負離子
碳負離子帶有負電荷，中心碳原子為三價，價電子層充滿八個電子，具有一對未共用電子。中心碳原子的可能構型有兩種：一種為雜化的平面構型，另一種雜化的棱錐構型。
不同的碳負離子由于中心碳原子連接的基團不一樣，其構型不盡相同，但一般簡單的烴基負離子是雜化的棱錐構型，未共用電子對處于雜化軌道。這主要因為雜化軌道與p軌道比較，軌道中包含更多的s軌道成分，而軌道中成分的增加意味著軌道更靠近原子核，軌道的能量降低。當碳負離子的未共用電子對處于雜化軌道時，與處于p軌道比較，未共用電子對更靠近碳原子核，因此，體系能量較低，比較穩定。同時，在碳負離子體系中，未共用電子對與其他三對成鍵電子之間也存在斥力，當未共用電子對處于雜化軌道時，與其他三對成鍵電子所處的軌道之間近似，而處于p軌道時，則與三個雜化軌道之間為垂直。因此，處于雜化狀態的棱錐構型，電子對的排斥作用較小，比較有利。所以與碳正離子不同，一般簡單的烴基碳負離子是處于雜化狀態的棱錐構型，未共用電子對處于四個雜化軌道中的一個，這是碳負離子通常的合理結構。 [2]
特殊的碳負離子
雖然環丙基正離子由于環張力不利于平面構型而很不穩定，但環丙基負離子確是存在的，因為棱錐構型對碳負離子是相對有利的。在橋環化合物中，橋頭碳正離子是很不穩定的，因為環的幾何形狀的限制，不利于平面構型的存在，所以很少有橋頭碳正離子生成。但對橋頭碳負離子說，棱錐構型則是相對有利的，所以橋頭碳負離子是穩定的，可以存在的。正因如此，橋頭有機鋰化合物容易生成，例如下面通過橋頭碳負離子進行的反應是很順利的。這也為碳負離子的棱錐構型提供了進一步的證據。但當帶負電荷的中心碳原子與鍵或芳環相連時，由于未共用的電子對能與鍵發生共軛離域而穩定，這時碳負離子將取雜化的平面構型，以達到軌道最大的交蓋，更好地離域，使體系能量最低最穩定。