węgiel

fot. Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN

węgiel, C, carbo, carboneum,

pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 6;

Symbol: C

Nazwa łacińska: Carboneum

Liczba atomowa: 6

Pierwiastek promieniotwórczy: nie

Grupa układu okresowego pierwiastków: 14 — węglowce

Odkrycie: starożytność

względna masa atomowa 12,0107; węgiel należy do grupy węglowców; jest niemetalem; sublimuje bez stopienia w temperaturze 3632°C; ciało stałe, nierozpuszczalny w wodzie, kwasach i zasadach, rozpuszczalny w wielu stopionych metalach; tworzy odmiany alotropowe: diament (gęstość 3,51 g/cm³), grafit (gęstość 2,1–2,3 g/cm³) oraz fulereny; tzw. węgiel bezpostaciowy (sadza, węgiel drzewny, węgiel kostny) składa się z bardzo małych krystalitów o zdefektowanej sieci przestrzennej grafitu; w temperaturze pokojowej węgiel jest chemicznie nieaktywny; ogrzewany z tlenem tworzy tlenki CO i CO₂; z wieloma pierwiastkami daje w odpowiednich warunkach węgliki; dzięki zdolności do tworzenia wiązań między atomami własnymi tworzy połączenia, których cząsteczki mają budowę łańcuchową i pierścieniową; w związkach występuje na stopniach utlenienia –IV, IV oraz II (tlenek węgla). Węgiel we Wszechświecie zajmuje 4. miejsce (po wodorze, helu i tlenie) pod względem rozpowszechnienia, w skorupie ziemskiej — 14. miejsce; na Ziemi występuje w stosunkowo niewielkiej ilości w stanie wolnym (diament i grafit), a głównie w postaci związków; do związków nieorganicznych należą węglany (minerały skałotwórcze), są to: kalcyt, dolomit, syderyt, magnezyt i in.; ditlenek węgla CO₂ jest składnikiem atmosfery ziemskiej (atmosfera Marsa składa się w 95% z CO₂); węgiel pochodzenia organicznego występuje w złożach kopalin jako: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, ropa naftowa, gaz ziemny. Węgiel należy do makroelementów; wchodzi w skład podstawowych dla życia związków: białek, kwasów nukleinowych, węglowodanów, tłuszczów, witamin i in. Węgiel jest pierwiastkiem biofilnym; między litosferą, hydrosferą i atmosferą odbywa się ciągła wymiana węgla, w której pośredniczy biosfera. Węgiel i jego związki mają olbrzymie znaczenie, głównie jako surowce energetyczne i chemiczne. W postaci włókien węglowych i grafitowych węgiel jest używany do wyrobu kompozytów. Promieniotwórczy izotop węgla ¹⁴C (powstający z azotu w górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania kosmicznego) jest wykorzystywany do określania wieku rozmaitych obiektów (datowanie izotopowe); 1/12 masy atomu izotopu węgla ¹²C stanowi jednostkę masy atomowej (u); izotop ¹³C (o niezerowym spinie jądrowym) wykorzystuje się w spektroskopii jądrowej rezonansu magnetycznego.