Перегляд вихідного коду сторінки Вуглець

{{Перенаправлено|Карбон}}
{{Картка:Хімічний елемент
|назва= Вуглець
|символ= C
|номер= 6
|внизу= [[Кремній|Si]]
|чого= вуглецю
|вигляд= матово-чорний графіт або прозорий алмаз
|зображення= Diamond-and-graphite-with-scale.jpg
|зображення опис= Порівняння 1.31-каратного алмазу та шматочка чистого графіту — алотропних модифікацій вуглецю.
|емісійний спектр= Carbon_Spectra.jpg
|атомна маса= 12,0096; 12,0116<!--
--><ref name="iupac atomic weights">{{стаття|автор=Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. |назва=Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) |url=http://iupac.org/publications/pac/85/5/1047/ |видавництво=[[Pure and Applied Chemistry]] |рік=2013 |том=85 |випуск=5 |сторінки=1047-1078 |doi=10.1351/PAC-REP-13-03-02 | issn = 0033-4545 }}{{ref-en}}</ref><ref>Вказано діапазон значень атомної маси в зв'язку з різною поширеністю ізотопів у природі</ref>
|група= 14
|період= 2
|блок= p
|клас = інший неметал
|алотропія = [[графіт]], [[алмаз]]
|радіус атома= 91
|радіус Ван дер Ваальса= 170
|енергія іонізації1= 1086.5
|енергія іонізації2= 2352.6
|енергія іонізації3= 4620.5
|електронна конфігурація= &#91;[[гелій|He]]&#93; 2s<sup>2</sup> 2p<sup>2</sup>
|електронна оболонка= 2, 4
|ковалентний радіус= (sp<sup>3</sup>): 77; (sp<sup>2</sup>): 73; (sp): 69
|іонний радіус= (-4): 260; (+4): 16
|електронегативність= 2.55
|ступені окиснення= '''−4'''<!--
--><ref>{{citeweb|url=http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/comp.html|title=Carbon: Binary compounds|accessdate=2007-12-06|archive-date=25 листопада 2007|archive-url=https://web.archive.org/web/20071125044836/http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/comp.html}}{{ref-en}}</ref><!--
-->[[Етан|−3]], [[Метанол|−2]], [[Карбіди|−1]], [[Формальдегід|0]], +1,<!--
--><ref>{{citeweb|url=http://bernath.uwaterloo.ca/media/42.pdf|title=Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical|accessdate=2007-12-06|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080216090130/http://bernath.uwaterloo.ca/media/42.pdf|archivedate=2008-02-16|deadurl=yes}}{{ref-en}}</ref><!--
--> +2, +3,<!--
--><ref>{{citeweb|url=http://bernath.uwaterloo.ca/media/36.pdf|title=Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP|accessdate=2007-12-06|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080216090126/http://bernath.uwaterloo.ca/media/36.pdf|archivedate=2008-02-16|deadurl=yes}}{{ref-en}}</ref><!--
--> '''+4'''
|густина= (аморфний): 1.8–2.1
|густина2= (графіт): 2.267
|густина3= (алмаз): 3.515
|сублімація= 3915
|температура кипіння= 5100
|потрійна точка К= 4600
|потрійна точка кПа= 10800<!--
--><ref name="triple2">{{cite journal|doi=10.1016/0008-6223(76)90010-5|title=Graphite-liquid-vapor triple point pressure and the density of liquid carbon|year=1976|author=Haaland, D|journal=Carbon|volume=14|pages=357|issue=6}}{{ref-en}}</ref><ref name="triple3">{{cite journal|doi=10.1016/j.carbon.2004.12.027|title=Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)|year=2005|author=Savvatimskiy, A|journal=Carbon|volume=43|pages=1115|issue=6}}{{ref-en}}</ref>
|молярна теплоємність= (графіт): 8.517
|молярна теплоємність2= (алмаз): 6.155
|теплота плавлення= (графіт): 117
|молярний об'єм= 5,3
|структура ґратки1= гексагональна_примітивна
|структура ґратки1 за= графіт
|період ґратки= a=2,46; c=6,71
|структура ґратки2= кубічна_алмазна
|структура ґратки2 за= алмаз
|період ґратки2= а=3,567
|відношення c/a= 2,73 (графіт)
|температура Дебая= 1860
|температура Дебая пе= алмаз
|магнітна структура= діамагнетик
|магнітна структура_ref=<ref>[http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120112012253/http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf |date=12 січня 2012 }}, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.{{ref-ru}}</ref>
|питомий опір= (графіт): 7.837<!--
--><ref>[https://www.nde-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20040106090858/https://www.nde-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm |date=6 січня 2004 }}, ET matlprop Misc Matls.{{ref-en}}</ref>
|теплопровідність= (графіт): 119—165
|теплопровідність2= (алмаз): 900—2300
|теплове розширення= (алмаз, 25{{Гр.C}}): 0.8<!--
--><ref name="ioffe">[http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/Diamond Properties of diamond] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120417203722/http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/Diamond |date=17 квітня 2012 }}, Ioffe Institute Database{{ref-en}}</ref>
|швидкість звуку= (алмаз, 20{{Гр.C}}): 18350
|модуль Юнга= (алмаз): 1050<!--
--><ref name=ioffe/>
|модуль зсуву= (алмаз): 478<!--
--><ref name=ioffe/>
|модуль всебічного стиску= (алмаз): 442<!--
--><ref name=ioffe/>
|коефіцієнт Пуассона= (алмаз): 0.1<!--
--><ref name=ioffe/>
|твердість Мооса= (графіт): 1-2
|твердість Мооса2= (алмаз): 10
|номер CAS= 7440-44-0
|ізотопи=
{{Хімічний елемент/ізотопи радіоктивні| ні=Вуглець-11 | мі=11 | сі=C | кн=5 | іп=[[синтетичні ізотопи|син]] | сн={{Frac|3|2}}<sup>-</sup> | пр=20 [[хвилина|хв]] | фр={{B+}};{{E- за}} | ер=0.96 | нп=Бор-11 | мп=11 | сп=B }}
{{Хімічний елемент/ізотопи стабільні| ні=Вуглець-12 | мі=12 | сі=C | кн=6 | іп=98.9% | сн=0<sup>+</sup> }}
{{Хімічний елемент/ізотопи стабільні| ні=Вуглець-13 | мі=13 | сі=C | кн=7 | іп=1.1% | сн={{Frac|1|2}}<sup>-</sup> }}
{{Хімічний елемент/ізотопи радіоктивні| ні=Вуглець-14 | мі=14 | сі=C | кн=8 | іп=рідкий | сн=0<sup>+</sup> | пр=5730 [[рік|р]] | фр={{B-}} | ер=0.156 | нп=Азот-14 | мп=14 | сп=N }}
|прості речовини= ні
}}
{{Елемент періодичної системи|number=6}}
'''Вугле́ць'''<ref name="ДСТУ">{{ДСТУ 2439:2018|с=2}}</ref>, також '''Карбон'''<ref>[https://vue.gov.ua/Карбон ВУЕ]</ref> ([[хімічний знак]]&nbsp;— <chem>C</chem>, {{lang-la|carboneum}})&nbsp;— [[хімічний елемент]] з [[атомний номер|атомним номером]] '''6''', що належить до [[Група 14 періодичної системи елементів|4-ї групи]], [[Період 2 періодичної системи елементів|2-го періоду]] [[Періодична система|періодичної системи хімічних елементів]]; представник поліатомних [[неметал]]ів.

[[Проста речовина|Простими речовинами]] вуглецю (карбону) через його особливі хімічні властивості є кілька [[Алотропія|алотропних модифікацій]] із власними назвами, з яких найпоширенішими є: прозорий, дуже твердий '''[[алмаз]]'''; матово-чорний із металевим блиском, м'який '''[[графіт]]'''; мікропористе '''[[деревне вугілля]]'''; порошкоподібна '''[[сажа]]'''. Простої речовини із назвою ''вуглець'' не існує.

Вуглець є одним із поширених елементів [[земна кора|земної кори]], складаючи близько 0,1&nbsp;% її маси. Сполуки вуглецю є основою всіх [[Живі організми|живих організмів]].

== Історія ==
Вуглець є одним із перших хімічних елементів, який відомий людині. У вигляді [[Деревне вугілля|деревного вугілля]] він застосовувався в давнину для виплавки металів. Здавна відомі алотропні модифікації вуглецю&nbsp;— [[алмаз]] і [[графіт]]. Вуглець є одним з елементів, ім'я першовідкривача якого невідомо, невідомо й те, яка з форм елементарного вуглецю — алмаз чи графіт — була відкрита раніше. І те й інше трапилося дуже давно, ще до виникнення письма.

=== Відкриття ===
Ідентифікація вуглецю як хімічного елемента тісно пов'язана з розвитком уявлень про хімічну природу [[горіння]]. На межі XVII—XVIII&nbsp;ст. виникла теорія [[флогістон]]у, висунута [[Йоганн Йоахім Бехер|Йоганном Бехером]] і [[Георг Шталь|Георгом Шталем]]. Ця теорія визнавала наявність в кожному горючому тілі особливої елементарної речовини&nbsp;— невагомого [[флюїд]]у&nbsp;— флогістону, що випаровується в процесі горіння. Оскільки при згорянні великої кількості вугілля залишається лише трохи попелу, флогістики вважали, що вугілля&nbsp;— це майже чистий флогістон. Саме цим пояснювали, зокрема, «флогістувальну» дію вугілля,&nbsp;— його здатність відновлювати метали з «вапен» і руд. Пізніші флогістики, [[Рене Антуан Реомюр|Реомюр]], [[Торберн Улаф Бергман|Бергман]] та інші, вже почали розуміти, що вугілля є елементарною речовиною. Проте, вперше «чисте вугілля» було визнане елементарним [[Антуан Лавуазьє|Антуаном Лавуазьє]], який досліджував процес спалювання в повітрі й у кисні вугілля та інших речовин.

1791 року англійський хімік [[Смітсон Теннант|Теннант]] першим отримав вільний вуглець у хімічній реакції. Він пропускав випари [[фосфор]]у над прожареною [[крейда|крейдою]], в результаті чого утворювалися [[фосфат кальцію]] і вуглець. Те, що алмаз при сильному нагріванні згоряє без залишку, було відомо давно. Ще 1751 року імператор Священної Римської імперії [[Франц I (імператор Священної Римської імперії)|Франц I]] погодився дати алмаз і [[рубін]] для дослідів зі спалювання, після чого ці досліди навіть увійшли в моду. Виявилося, що згорає лише алмаз, а рубін (окис [[Алюміній|алюмінію]] з домішкою [[хром]]у) витримує без пошкодження тривале нагрівання у фокусі запалювальної лінзи. Лавуазьє поставив новий досвід зі спалювання алмазу за допомогою великої запалювальної машини і прийшов до висновку, що алмаз є насправді кристалічним вуглецем. Другий алотроп вуглецю, графіт, в епоху розквіту [[алхімія|алхімії]] не відрізняли від [[молібденіт]]у, сульфіду свинцю [[галеніт]]у і називали плюмбаго (''plumbago'') або чорним свинцем, однак аналіз [[Карл Вільгельм Шеєле|Карла Вільгельма Шлеєле]] 1778–1779 років довів, що це різні мінерали. Будучи флогістиком, Шлеєле визнав графіт сірчистим тілом особливого роду, особливим мінеральним вугіллям, що містить пов'язану «повітряну кислоту» (СО<sub>2</sub>) і велику кількість флогістону.

Двадцять років по тому [[Гітон де Морво]] шляхом обережного нагрівання перетворив алмаз на графіт, а потім — на вугільну кислоту.

=== Походження назви ===
Назва {{lang-fr|carbone}} з'явилася у книзі {{iw|Гітон де Морво|Гітона де Морво||Louis-Bernard Guyton de Morveau}}, Лавуазьє, [[Клод Бертолле|Бертолле]] та [[Антуан Франсуа де Фуркруа|Фуркруа]] ''«{{нп|Метод хімічної номенклатури||fr|Méthode de nomenclature chimique}}»'' (1787) замість французького «чисте вугілля» (charbone pur). Під цією ж назвою вуглець фігурує в ''«Таблиці простих тіл»'' і в ''«Елементарному підручнику хімії»'' Лавуазьє. Латинська назва елементу ''Carboneum'' походить від слова з давнім походженням ''carbo'' — «вугілля». Традиційна українська назва хімічного елементу «вуглець» також пов'язана зі словом вугілля, а назва «карбон»&nbsp;— це латинська версія, рекомендована [[IUPAC]].

== Поширення ==
{{main|Вуглець у природі}}
{{main|Вуглецевий цикл}}
Вуглець у природі трапляється як у вільному стані ([[алмаз]], [[графіт]], [[карбін]] і [[лонсдейліт]], [[фулерен]], [[вуглецеві нанотрубки]]), так і у вигляді різноманітних сполук. Середній вміст вуглецю в земній корі 2,3×10<sup>−2</sup> % (мас) (1×10<sup>-2</sup> в ультраосновних, 1×10<sup>-2</sup> — в основних, 2×10<sup>-2</sup> — у середніх, 3×10<sup>-2</sup> — у кислих гірських породах); основна маса вуглецю концентрується в [[осадові гірські породи|осадових гірських породах]]. Накопичення вуглецю в основному відбувається у верхній частині земної кори, де його наявність пов'язана в основному з [[Жива речовина|живою речовиною]], природними [[карбонат]]ами ([[доломіт]]ами і [[вапняк]]ами), паливними копалинами: [[антрацит]]ом (94—97 % С), [[Кам'яне вугілля|кам'яним вугіллям]] (76—95 % С), [[Буре вугілля|бурим вугіллям]] (64—80 % С), [[нафта|нафтою]] (82—87 % С), [[горючі сланці|горючими сланцями]] (56—78 % С), [[торф]]ом (53—56 % С), горючими [[природний газ|природними газами]]  (до 74% [[метан]]у) а також з [[бітум]]ами та ін. Відомо понад 100 мінералів вуглецю, серед яких найпоширеніші карбонати кальцію, магнію та заліза. Він входить до складу [[кам'яне вугілля|кам'яного вугілля]], нафти і [[природний газ|природного газу]], а також різних мінералів: [[мармур]]у, [[крейда|крейди]] і [[вапняк]]у&nbsp;— CaCO<sub>3</sub>, доломіту&nbsp;— CaCO<sub>3</sub>·MgCO<sub>3</sub>, магнезиту&nbsp;— MgCO<sub>3</sub>, малахіту&nbsp;— CuCO<sub>3</sub>·Cu(OH)<sub>2</sub> тощо. В [[атмосфера Землі | атмосфері]] і [[гідросфера | гідросфері]] знаходиться у вигляді [[вуглекислий газ|діоксиду вуглецю]] СО<sub>2</sub>, в повітрі 0,046% СО<sub>2</sub> по масі, в [[вода]]х річок, морів і океанів у ~ 60 разів більше.

Вуглець входить до складу рослин і тварин (~ 17,5%{{Джерело?}}). {{Джерело|У деревині близько 30,3&nbsp;%}}. В організм людини вуглець надходить з їжею (у нормі — близько 300 г на добу{{Джерело?}}). Загальний вміст вуглецю в організмі людини досягає близько 21 % (15 кг на 70 кг маси тіла). {{Джерело?|Вуглець складає 2/3 маси м'язів і 1/3 маси кісткової тканини}}. Виводиться з організму переважно з повітрям, що видихається ([[вуглекислий газ]]), і сечею ([[сечовина]]).

[[Файл:Carbon_cycle-cute_diagram.svg|thumb|left|Кругообіг вуглецю у природі]]Кругообіг вуглецю в природі включає біологічний цикл, виділення СО<sub>2</sub> в атмосферу з вулканічних газів, при згорянні [[викопне паливо|викопного палива]], гарячих мінеральних джерел, з поверхневих шарів океанічних вод, а також при диханні, бродінні, гнитті.

Біологічний цикл полягає в тому, що вуглець у вигляді СО<sub>2</sub> поглинається з [[тропосфера|тропосфери]] рослинами в процесі [[фотосинтез]]у, а потім, частково через організми тварин і людини, із [[біосфера|біосфери]] вуглець знову повертається в атмосферу (у вигляді СО<sub>2</sub>) і [[геосфера|геосферу]] (у вигляді решток організмів).

У [[газ]]оподібному стані і у вигляді сполук із [[азот]]ом і [[водень|воднем]] вуглець виявлено в атмосфері [[Сонце|Сонця]], планет, його знайдено в кам'яних і залізних [[метеорит]]ах.

На Сонці вуглець посідає 4-те місце за поширеністю після водню, гелію та кисню.

Важливу роль вуглець відіграє у процесах [[зоряний нуклеосинтез|зоряного нуклеосинтезу]] ([[вуглецево-азотний цикл]], [[потрійна α-реакція]]).

У природі трапляється мінерал [[шунгіт]], в якому міститься як твердий вуглець (≈25%), так і значні кількості оксиду [[Кремній|кремнію]] (≈35%){{значимість факту}}.

== Ізотопи ==
Природний вуглець складається з двох стабільних ізотопів&nbsp;— [[Вуглець-12|<sup>12</sup>С]] (98,93%) і [[Вуглець-13|<sup>13</sup>С]] (1,07%) і малої кількості радіоактивного ізотопу [[Вуглець-14|<sup>14</sup>С]] ({{B-}}-розпад з {{T 1-2}} = 5730 років), зосередженого в атмосфері та верхній частині [[Земна кора|земної кори]]. Радіоактивний ізотоп постійно утворюється в нижніх шарах [[Стратосфера|стратосфери]] в результаті бомбардування ядер азоту нейтронами [[Космічні промені|космічних променів]] за реакцією: <sup>14</sup>N + n → p <sup>14</sup>C, а з середини 1950-х років — також як техногенний продукт роботи [[АЕС]] і випробувань [[ядерна зброя|ядерної зброї]].

На вимірюванні відносного вмісту <sup>14</sup>С в органічних рештках ґрунтується метод [[Радіовуглецеве датування|радіовуглецевого датування]], що широко застосовується в [[Археологія|археології]] та [[Палеонтологія|палеонтології]]. Він підходить для датування об'єктів, що мають вік приблизно до 60&nbsp;000 років.

Всього відомо 15 різних ізотопів вуглецю<ref>{{Cite web|url=http://barwinski.net/isotopes/all_isotopes_query_results.php?element=6-Carbon&order_isotopes_by_field=total_binding_energy/mass_number+DESC&all_radioactive_stable=ALL|website=barwinski.net|accessdate=2021-10-11|title=Архівована копія|archive-date=11 жовтня 2021|archive-url=https://web.archive.org/web/20211011162315/http://barwinski.net/isotopes/all_isotopes_query_results.php?element=6-Carbon&order_isotopes_by_field=total_binding_energy%2Fmass_number+DESC&all_radioactive_stable=ALL}}</ref>.

== Утворення ==
Утворення ядра вуглецю вимагає майже одночасного зіткнення трьох [[альфа-частинка|альфа-частинок]], тобто ядер [[Гелій|гелію]]. Такий процес, відомий як [[потрійний альфа-процес]], може відбуватися тільки в надрах [[зоря|зір]]<ref name=" Ostlie" >{{cite book|author=Ostlie, D.A. and Carroll, B.W. |title=An Introduction to Modern Stellar Astrophysics|publisher=Addison Wesley, San Francisco|year=2007|isbn=0-8053-0348-0}}</ref> із великою [[Густина|густиною]] та високою температурою (близько 100 тис. [[Кельвін]]ів). Щоб потрапити на Землю вуглець спочатку мав залишити материнську зорю, де він утворився (наприклад, унаслідок вибуху [[Наднова|наднової]]), та потрапити до [[міжзоряний простір|міжзоряного простору]].<ref>{{Cite book|last=Whittet|first=D. C. B.|year=2003|title=Dust in the Galactic Environment|url=https://archive.org/details/dustingalacticen0000whit|pages=[https://archive.org/details/dustingalacticen0000whit/page/45 45]–46|publisher=[[CRC Press]]|isbn=0-7503-0624-6}}</ref> Зоряні системи третього покоління, до яких належить [[Сонячна система]], утворювалися з міжзоряного середовища, яке було вже збагачене [[Металічність|елементами, важчими за гелій]].

Ядра вуглецю відіграють також роль [[каталізатор]]а в іншій [[термоядерна реакція|термоядерній реакції]]&nbsp;— [[цикл Бете|циклі Бете]].

== Алотропні модифікації ==
[[Файл:Eight Allotropes of Carbon.png|thumb|300px|'''a)''' [[алмаз]], '''b)''' [[графіт]] ([[графен]]) '''c)''' [[лонсдейліт]] '''d)''' [[фулерен]] (C60) '''e)''' C540 '''f)''' C70 '''g)''' [[аморфний вуглець]] '''h)''' [[вуглецеві нанотрубки]]]]
[[Файл:Glassy_carbon_and_a_1cm3_graphite_cube_HP68-79.jpg|thumb|[[Графіт]]овий куб об'ємом 1 см<sup>3</sup> зліва та шматок [[скловуглець|скловуглецю]] масою 570 г з права для порівняння]]
Вуглець утворює декілька [[алотропія|алотропних]] видозмін. Серед них природні: [[алмаз]], [[графіт]], [[лонсдейліт]], [[фулерен]], [[вуглецеві нанотрубки]] та штучні: [[карбін]], [[графен]] та аморфний вуглець у вигляді [[сажа|сажі]] і [[деревне вугілля|деревного вугілля]].

=== Кристалічні форми ===
* [[Алмаз]]
* [[Графен]]
* [[Графіт]]
* [[Карбін]]
* [[Лонсдейліт]]
* [[Наноалмаз]]
* [[Фулерен]]
* [[Фулерит]]
* [[Вуглеволокно]]
* [[Вуглецеві нановолокна]]
* [[Вуглецеві нанотрубки]]

=== Аморфні форми ===
* [[Активоване вугілля]]
* [[Деревне вугілля]]
* Викопне вугілля: [[антрацит]] та [[Вугілля|ін]].
* [[Кокс]] кам'яновугільний, [[Нафтовий кокс|нафтовий]] та [[кокс|ін]].
* [[Скловуглець]]
* [[Технічний вуглець|Техвуглець]]
* [[Сажа]]
* [[Вуглецева нанопіна]]
''На практиці, як правило, перераховані вище аморфні форми є хімічними сполуками з високим вмістом вуглецю, а не чистою алотропною формою вуглецю.''

=== Кластерні форми ===
* [[Астралени]]
* [[Дикарбон|Дивуглець]]
* [[Вуглецеві наноконуси]]

=== Алмаз ===
[[Файл:Rough diamond.jpg|thumb|Майже восьмигранний [[кристал]] [[алмаз]]у в матриці.]]
{{Main|Алмаз}}
Алмаз&nbsp;— прозора, безбарвна або трохи забарвлена домішками в різноманітні відтінки кристалічна речовина. Для відшліфованих алмазів, діамантів, характерна особлива гра світла, зумовлена сильним [[заломлення]]м на гранях.

В алмазі кожен атом вуглецю утворює [[ковалентний зв'язок|ковалентні зв'язки]] із чотирма іншими атомами. Як наслідок утворюється [[Гранецентрована кубічна ґратка|гранецентрована кубічна]] структура із двох підґраток, що отримала назву [[структура алмазу|структури алмазу]]. Така структура характерна також для інших елементів 14 підгрупи періодичної таблиці: [[Кремній|кремнію]] та [[Германій|германію]].

Алмаз&nbsp;— найтвердіша речовина серед усіх відомих, навіть міцніша за [[обсидіан]]. Завдяки своїй надзвичайній твердості він широко застосовується при бурінні твердих гірських порід, обробці твердих металів, виробництві абразивів тощо. Відшліфовані безбарвні кристали алмазу&nbsp;— [[діамант]]и&nbsp;— коштовні прикраси.

Найбільші родовища алмазів розташовано в Південній Африці та в Якутії. Щорічний світовий видобуток алмазу становить приблизно 300&nbsp;кг. В останні роки алмаз почали одержувати штучно при дуже високих тисках і високій температурі.

=== Графіт ===
{{Main|Графіт}}
Графіт&nbsp;— темно-сіра непрозора дрібнокристалічна речовина, жирна на дотик. На відміну від алмазу графіт добре проводить [[електричний струм]] та тепло і дуже м'який.

Графіт у великих кількостях одержують штучно&nbsp;— нагріванням [[кокс]]у або [[антрацит]]у в спеціальних електричних печах при температурі близько 3000&nbsp;°C і підвищеному тиску без доступу повітря. Штучний графіт відзначається високою чистотою і м'якістю. За своїми властивостями він кращий за природний.
Графіт широко застосовується для виготовлення [[електрод]]ів, в суміші з глиною для виробництва вогнетривких [[тигель|тиглів]]. З графіту роблять звичайні [[олівець|олівці]]. В суміші з мінеральними оливами його використовують як мастило для машин, що працюють при підвищених температурах.

Різка відмінність у фізичних властивостях алмазу і графіту зумовлена різною кристалічною будовою. В кристалах алмазу кожний атом вуглецю оточений чотирма іншими атомами, розміщеними на однаковій віддалі один від одного. В кристалах графіту атоми вуглецю розміщені у кутах правильних шестикутників в одній площині і утворюють окремі шари. Віддаль між окремими шарами більша, ніж між атомами в тому ж шарі. Внаслідок цього зв'язок між окремими шарами значно слабший, ніж між атомами того ж шару. Тому кристали графіту легко розщеплюються на окремі лусочки, які самі по собі досить міцні.

=== Графен ===
{{Main|Графен}}
Графен за своєю будовою&nbsp;— двовимірна алотропна модифікація вуглецю, утворена шаром атомів вуглецю товщиною в один атом, з'єднаних за допомогою sp² зв'язків в гексагональну двовимірну кристалічну ґратку (окремий атомний шар зі структурою [[графіт]]у)&nbsp;— атоми вуглецю утворюють сотову структуру з міжатомною віддаллю 142&nbsp;[[метр|пм]]. Без опори графен має тенденцію згортатися, але може бути стійким на підкладинці.

=== Карбін ===
{{Main|Карбін}}
Кристалічна модифікація вуглецю гексагональної [[Сингонія|сингонії]] з ланцюговою будовою молекул називається [[карбін]]. На вигляд дрібнокристалічний порошок чорного кольору (густина 1,9—2 г/см³). Карбін — лінійний полімер вуглецю. Кристалічна структура карбіну характеризується наявністю довгих ланцюжків із атомів вуглецю, розташованих паралельно. У молекулі карбіну атоми вуглецю з'єднані в ланцюжки по черзі чи [[потрійний зв'язок|потрійними]] і одинарними зв'язками (поліенова будова (-C≡C-)), або постійно [[подвійний зв'язок|подвійними зв'язками]] (полікумуленова будова (=C=C=)). Відомо кілька форм карбіну, що відрізняються числом атомів в елементарній комірці, розмірами комірок і густиною (2,68-3,30 г/см). Карбін зустрічається в природі у вигляді мінералу [[чаоіт]]у (білі прожилки і вкраплення в графіті), а також отриманий штучних умовах з довгих ланцюжків атомів вуглецю, укладених паралельно один одному — окисною дегідрополіконденсацією [[ацетилен]]у, дією лазерного випромінювання на графіт, з вуглеводнів або CCl<sub>4</sub> в низькотемпературній плазмі. Ця речовина вперше була отримана радянськими хіміками В.В. Коршак, А.М. Сладкова, В.І. Касаточкіним і Ю.П. Кудрявцевим на початку 60-х рр. в [[Інститут елементоорганічних сполук імені А. Н. Несмеянова|Інституті елементоорганічних сполук]] [[Академія наук СРСР|Академії наук СРСР]]<ref>V. I. Kasatochkin, A. M. Sladkov, et al., Dokl. Akad. Nauk SSSR, 177, No. 2, 358 (1967)</ref>. Карбін володіє [[напівпровідник]]овими властивостями, причому під впливом світла його провідність сильно збільшується. На цій властивості засновано перше практичне застосування — в [[фотоелемент]]ах.

=== Фулерен ===
[[Файл:C60-Fulleren-kristallin.JPG|thumb|'''Фулерени C60 Кристали''']]
{{Main|Фулерен}}
Фулерен&nbsp;— специфічна структура із атомів вуглецю, відкрита в середині 1980-х, молекула якої має вигляд м'яча. Як в графіті, кожен атом вуглецю на поверхні сполучений із трьома іншими. На відміну від графіту, атоми утворюють не тільки шести, а й п'ятикутники. Внутрішня частина молекули порожня, що зумовлює широкі можливості для одержання на основі фулерену сполук включення.

=== Вуглецеві нанотрубки ===
{{Main|Вуглецеві нанотрубки}}
Вуглецеві нанотрубки&nbsp;— це ще одна нещодавно відкрита специфічна структура, що складається із одного або кількох скручених у трубку графітних шарів. Діаметр таких трубок близько 1—10 нанометрів. Нанотрубки мають унікальні фізичні властивості, зокрема високу міцність на розрив, адсорбційну здатність. Вони активно досліджуються і мають великі перспективи для використання. Вуглецеві нанотрубки виявлені у природі ([[шунгіт]]), їх також штучно вирощують у лабораторіях.

=== Аморфний вуглець ===
{{Main|Аморфний вуглець}}
В основі будови аморфного вуглецю лежить невпорядкована структура монокристалічного (завжди містить домішки) графіту. В такій видозміні він існує у вигляді [[сажа|сажі]], [[кокс]]у, [[деревне вугілля|деревного вугілля]] тощо. У природі ця алотропна видозміна не зустрічається. Її одержують штучно з різних сполук, що містять вуглець. Аморфний вуглець, або просто аморфне вугілля, насправді є кристалічним, але його кристалики такі малі, що їх не видно навіть у мікроскоп. Фізичні властивості «аморфного» вуглецю значною мірою залежать від дисперсності частинок та від наявності домішок.

Найважливішими технічними сортами аморфного вуглецю є [[сажа]] і [[деревне вугілля]].
Сажа&nbsp;— найчистіший аморфний вуглець. У промисловості сажу одержують здебільшого термічним розкладом [[метан]]у, а також при спалюванні різних органічних речовин при недостатньому доступі повітря. Сажу широко застосовують як наповнювач у виробництві [[гума|гуми]] з [[каучук]]у, а також для виготовлення друкарських фарб, туші тощо.

[[Деревне вугілля]] добувають нагріванням дерева без доступу повітря у спеціальних печах. Його застосовують у металургії для одержання високих сортів [[чавун]]у і [[сталь|сталі]], в ковальській справі, для виготовлення [[чорний порох|чорного пороху]] і як [[адсорбент]].

=== Лонсдейліт ===
[[Лонсдейліт]] виявлено в [[метеорит]]ах і отримано штучно; його структура та фізичні властивості остаточно не встановлено.

=== Ультрадисперсні алмази ([[Гіпералмаз|наноалмази]]) ===
У [[1980]]-х рр. в [[СРСР]] було виявлено, що в умовах динамічного навантаження вуглецевмісних матеріалів можуть утворюватися алмазоподібні структури, що отримали назву ультрадисперсних алмазів (УДА). Наразі все частіше застосовується термін «[[Гіпералмаз|наноалмази]]». Розмір часток в таких матеріалах складає одиниці нанометрів. Умови утворення УДА можуть бути реалізовані при [[Детонація|детонації]] [[Вибухові речовини|вибухових речовин]] зі значним негативним [[Кисневий баланс|кисневим балансом]], наприклад, сумішей [[тротил]]у з [[гексоген]]ом. Такі умови можуть бути реалізовані також при ударах небесних тіл об поверхню Землі в присутності вуглецевмісних матеріалів (органіка, [[торф]], [[викопне вугілля|вугілля]] та ін.). Так, в зоні падіння [[Тунгуський метеорит|Тунгуського метеорита]] в лісовій підстилці були виявлені УДА.

== Фізичні властивості ==
[[Файл:Carbon-phase-diagramp.svg|thumb|300px|Спрощена [[фазова діаграма]] вуглецю, заштриховані області де алотропні модифікації можуть бути метастабільні. (diamond — [[алмаз]], graphite — [[графіт]], liquid — [[рідина]], vapor — [[газ]])]]
Вуглець існує в багатьох алотропних модифікаціях з дуже різноманітними фізичними властивостями. Різноманітність модифікацій обумовлено здатністю вуглецю утворювати [[Хімічний зв'язок|хімічні зв'язки]] різного типу. Різні алотропні видозміни вуглецю мають різні [[електропровідність|провідні]] властивості. Алмаз є [[заборонена зона|широкозонним]] [[напівпровідник]]ом, практично ізолятором. Завдяки широкій забороненій зоні, алмаз не поглинає видиме світло, незначне поглинання зумовлене наявністю домішок. На відміну від алмазу графіт є непоганим провідником електричного струму. Для нього також характерний металевий блиск. За [[Нормальні умови|нормальних умов]] термодинамічно стійкий лише графіт, а алмаз та інші форми [[метастабільний стан|метастабільні]]. При атмосферному тиску і температурі вище 1200 K алмаз починає переходити в графіт, вище 2100 K перетворення відбувається за секунди. ΔН<sub>0</sub> переходу — 1,898 кДж/моль. При нормальному тиску вуглець [[Сублімація (фізика)|сублімується]] при 3780 K. Рідкий вуглець існує лише при певному зовнішньому тиску. [[Потрійна точка]]: графіт-рідина-пара Т = 4130 K, ''р'' = 10,7 МПа. Прямий перехід графіту в алмаз відбувається при 3000 K і тиску 11—12 ГПа.

При тиску понад 60 Г[[Паскаль (одиниця)|Па]] припускають утворення вельми щільної модифікації C III ([[густина]] на 15—20 % вище густини алмазу), що має металеву провідність. При високих тисках і відносно низьких температурах (близько 1200 K) з високоорієнтованого графіту утворюється гексагональна модифікація вуглецю з [[Кристалічна ґратка|кристалічною ґраткою]] типу [[вюртцит]]а&nbsp;— [[лонсдейліт]] (а = 0,252 нм, с = 0,412 нм, [[просторова група]] ''Р6<sub>3</sub>/mmc''), [[густина]] 3,51 г/см³, тобто така ж, як і у алмазу.

=== Структура ===
[[Атомна орбіталь|Електронні орбіталі]] атома вуглецю можуть мати різну геометрію, залежно від ступеня [[Гібридизація (хімія)|гібридизації його електронних орбіталей]]. Існує три основних геометрії атома вуглецю:
* Тетраедрична, утворюється при змішуванні одного s- та трьох p-електронів (sp<sup>3</sup> гібридизація). Атом вуглецю знаходиться в центрі тетраедра, зв'язаний чотирма еквівалентними σ-зв'язками з атомами вуглецю або іншими в вершинах тетраедра. Такій геометрії атому відповідають алотропні модифікації вуглецю [[алмаз]] і [[лонсдейліт]]. Такою гібридизацією володіє вуглець, наприклад, в [[метан]]і та інших вуглеводнях.
* Тригональна, утворюється при змішуванні одного s- та двох p-електронів (sp<sup>2</sup> гібридизація). Атом вуглецю має три рівноцінні σ-зв'язки, розташовані в одній площині під кутом 120° один до одного. Не беруча участі у гібридизації p-орбіталь, розташована перпендикулярно площині σ-зв'язків, використовується для утворення π-зв'язків з іншими атомами. Така геометрія вуглецю характерна для [[графіт]]у, [[фенол]]у та ін.
* Дігональна, утворюється при змішуванні одного s- та одного p-електронів (sp-гібридизація). При цьому дві електронні хмари витягнуті уздовж одного напряму і мають вигляд несиметричних гантелей. Два інших р-електрона дають π-зв'язки. Вуглець з такою геометрією атома утворює особливу алотропну модифікацію — [[карбін]].

У 2010 році співробітники університету Ноттінгема Стівен Лідл і колеги отримали сполуку (мономерний ділітіо метандій), в якому чотири зв'язки атома вуглецю знаходяться в одній площині<ref>{{cite web|url=http://www.gazeta.ru/science/2010/07/30_a_3402872.shtml|title=Химики сплющили углерод|author=А. Борисова|date=30.07.2010|publisher=Gazeta.ru|accessdate=2010-08-22|archiveurl=https://www.webcitation.org/617uhOjpH?url=http://www.gazeta.ru/science/2010/07/30_a_3402872.shtml|archivedate=22.08.2011|deadurl=no}}{{ref-ru}}</ref>. Раніше можливість «плоского вуглецю» була передбачена Паулем фон Шлейером для речовини H<sub>2</sub>CLi<sub>2</sub>, але вона не була синтезована.

== Хімічні властивості ==
За звичайних умов вуглець хімічно інертний, при високих температурах з'єднується з багатьма елементами, проявляє сильні відновні властивості. Хімічна активність різних форм вуглецю зменшується в ряді: аморфний вуглець, графіт, алмаз, на повітрі вони спалахують при температурах відповідно вище 300—501 °C, 600—700 °C і 850—1000 °C. Найважливіша властивість вуглецю&nbsp;— здатність його атомів утворювати міцні хімічні зв'язки як між собою, так і з іншими елементами. Здатність вуглецю утворювати 4 рівнозначні валентні зв'язки з іншими атомами дозволяє будувати вуглецеві скелети різних типів (лінійні, розгалужені, циклічні); саме цими властивостями і пояснюється виняткова роль вуглецю в будові органічних сполук і, зокрема, всіх живих організмів.

=== Електронна конфігурація ===
[[Електронна конфігурація]] вуглецю 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>2</sup>, тобто він має повністю заповнену [[електронна оболонка|внутрішню s-оболонку]] і 4 [[електрон]]и на зовнішній оболонці: 2 s-електрони і два p-електрони. Енергії зовнішніх s- та p-орбіталей відрізняються не сильно, тому, утворюючи хімічні зв'язки, вони легко [[Гібридизація орбіталей|гібридизуються]]. У різних сполуках можливі як sp, sp<sup>2</sup> та і sp<sup>3</sup> гібридизації.

При sp<sup>3</sup> гібридизації вуглець утворює 4 хімічні зв'язки. Така гібридизація характерна для алотропної видозміни вуглецю [[алмаз]]у і для [[метан]]у. sp<sup>2</sup> гібридизація призводить до утворення плоских структур на зразок [[графіт]]у, [[графен]]у, [[фулерен]]ів, [[Вуглецеві нанотрубки|нанотрубок]], а також для [[Ненасичені полімери|ненасичених полімерів]]. Ще один електрон в цих плоских структурах займає перпендикулярну до площини π-орбіталь. Здебільшого π-орбіталі утворюють між собою додаткові π-зв'язки. sp гібридизація характерна для насичених полімерів. Ще два електрони здебільшого утворюють додаткові зв'язки з [[Водень|воднем]] або з іншими елементами, зокрема із вуглецем у бічних відгалуженнях полімерів.

Ступені окислення вуглецю в неорганічних сполуках +4, −4, рідко +2 (З, карбіди металів), +3 (C<sub>2</sub>N<sub>2</sub>, [[галогенціани]]); [[спорідненість до електрона]] 1,27 [[електронвольт|еВ]]; [[енергія іонізації]] при послідовному переході від С<sup>0</sup> до С<sup>4+</sup> відповідно 11,2604, 24,383, 47,871 і 64,19 еВ.

=== Хімічна активність ===
Хімічна активність різних алотропних видозмін вуглецю різна. Алмаз і графіт майже не вступають в хімічні реакції. Вони можуть реагувати лише з чистим киснем і тільки за дуже високої температури.

Аморфний вуглець, а також вугілля за звичайної температури досить інертні, але при сильному нагріванні їх активність різко зростає і вуглець безпосередньо сполучається з багатьма елементами. Так, при нагріванні на повітрі вугілля горить, утворюючи [[діоксид вуглецю]]:
: <math>\mathsf{C + O_2 \longrightarrow CO_2}</math>

При недостатньому доступі кисню повітря він частково згоряє до [[чадний газ|монооксиду вуглецю]] CO:
: <math>\mathsf{2C + O_2 \longrightarrow 2CO}</math>

Варто зазначити що хоч і в СО у вуглецю ступінь окиснення +2, він є насправді трьохвалентним, у зв'язку з донорно-акцепторним зв'язком, де кисень — донор, а вуглець — акцептор, хоча кисень електронегативніший.

Коли через розжарене вугілля пропускати випари сірки, то утворюється [[сірковуглець]]:
: <math>\mathsf{C + 2S \longrightarrow CS_2}</math>

При високій температурі вугілля досить сильний відновник. Воно віднімає кисень від оксидів багатьох металів. Наприклад:
: <math>\mathsf{2CuO + C \longrightarrow 2Cu + CO_2\uparrow }</math>

Через цю здатність, вугілля широко застосовують у металургії для добування [[метал]]ів із руд.

''Активований вуглець''&nbsp;— пористий вуглецевий матеріал, [[деревне вугілля]], інколи з добавками хімічних реактивів. Такий вуглець має велику адсорбційну здатність і використовується для очистки рідин і газів та для вилучення забруднень, зокрема з води. Отримується нагріванням органічних матеріалів при високій температурі (в струмені водяної пари). Активується окисненням при високій температурі. Контролюючи процеси карбонізації та активації, одержують матеріали з різною пористістю. Може бути гранулярним або порошковим.

== Сполуки ==
Атоми вуглецю утворюють міцні [[ковалентний зв'язок|ковалентні зв'язки]] з іншими атомами вуглецю. Завдяки цьому вони можуть утворювати ланцюжки й циклічні структури, забезпечуючи велику різноманітність хімічних сполук. Сполуки вуглецю поділяють на неорганічні й органічні. Назва ''органічна сполука'' склалася історично. Так називали хімічні сполуки, що траплялися тільки в живій природі. Вважалося, що вони принципово відрізняються від неорганічних сполук. Однак, розвиток хімії та синтез органічних сполук із неорганічних складових довели, що принципової відмінності органічних сполук від неорганічних немає. Деякі прості сполуки вуглецю можна віднести як до органічних, так і до неорганічних.

=== Неорганічні сполуки ===
Вуглець утворює кілька різних [[оксид]]ів, тобто, сполук із киснем. [[Діоксид вуглецю]] CO<sub>2</sub>, вуглекислий газ, найстабільніший із них. [[Монооксид вуглецю]], відомий як чадний газ, утворюється при неповному згоранні через нестачу кисню. Він хімічно активніший і отруйний. Відомий також нестійкий [[діоксид тривуглецю]] С<sub>3</sub>O<sub>2</sub> (температура плавлення –111 °C, температура кипіння 7 °C) та деякі інші оксиди вуглецю з формулами C<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, CO<sub>3</sub>, C<sub>2</sub>O, C<sub>5</sub>O<sub>5</sub>, C<sub>6</sub>O<sub>6</sub>, [[Меллітовий ангідрид|C<sub>12</sub>O<sub>9</sub>]], [[Гексагідроксибензол трисоксалат|C<sub>12</sub>O<sub>12</sub>]]. Графіт і аморфний вуглець починають реагувати з [[водень|воднем]] при температурі 1200 °C, із [[фтор]]ом — при 900 °C.

Вуглекислий газ розчиняючись у воді реагує з нею, утворюючи слабку [[Вугільна кислота|вугільну кислоту]] H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, солі якої називають [[Карбонати|карбонатами]]. На Землі найбільш поширені [[Карбонат кальцію|карбонати кальцію]] (мінеральні форми&nbsp;— [[крейда]], [[мармур]], [[кальцит]], [[вапняк]] та ін.) та [[Карбонат магнію|карбонати магнію]] (мінеральна форма — [[доломіт]]).

Графіт із [[Галогени|галогенами]], [[лужні метали|лужними металами]] та ін. речовинами утворює [[сполуки включення]]. При пропусканні електричного розряду між вугільними [[електрод]]ами в атмосфері азоту утворюється ціанід. Із [[азот]]ом вуглець утворює потрійний зв'язок, залишаючи вільним один електрон. Якщо цей електрон зв'язується з атомом [[Водень|водню]], утворюється [[синильна кислота]] HCN:
: <math>~\mathsf{ NH_3 + CH_4 \ \xrightarrow{Pt}\ HCN + 3H_2\uparrow }</math> . Її солі називають [[ціанід]]ами.

Сполуки вуглецю з металами й деякими неметалами називаються [[карбіди|карбідами]], наприклад, [[карбід кальцію]], [[карбід кремнію]]:
: <math>~\mathsf{ 4Al + 3C \ \xrightarrow{t}\ Al_4C_3 }</math>

: <math>~\mathsf{Ca + 2C \ \xrightarrow{t}\ CaC_2 }</math>

Важлива в промисловості реакція вуглецю з водяною парою:
: <math>~\mathsf{ C + H_2O \ \xrightarrow{}\ CO \uparrow + H_2 \uparrow}</math>

=== Органічні сполуки ===
[[Файл:Methane-2D-stereo.svg|thumb|Структурна формула молекули [[метан]]у&nbsp;— найпростішої органічної сполуки.]]
Завдяки здатності вуглецю утворювати [[Полімери|полімерні ланцюжки]], існує величезний клас сполук на основі вуглецю, яких значно більше, ніж неорганічних. Їх вивчає [[органічна хімія]]. Найбільші групи: [[вуглеводні]], [[вуглеводи]], [[Білок|білки]], [[жир]]и та ін.

Сполуки вуглецю складають основу земного життя, а їх властивості багато в чому визначають спектр умов, в яких подібні форми життя можуть існувати. У живих клітинах частка вуглецю за кількістю атомів становить близько 25 %, масова частка — близько 18 %.

Атом вуглецю утворює з чотирма атомами водню сполуку [[метан]] з хімічною формулою CH<sub>4</sub>. За нормальних умов це безбарвний горючий [[газ]]. Метан є найпростішою сполукою у ряді [[вуглеводні]]в.

=== Катіони ===
В червні 2023 року, завдяки застосуванню космічного телескопу [[Джеймс Вебб (телескоп)|Джеймса Вебба]] (JWST), вчені вперше виявили нову сполуку вуглецю в далекому космосі, відому як метиловий [[катіон]]. Метиловий катіон був виявлений у молодій зоряній системі d203-506, розташованій на відстані близько 1350 світлових років від Землі, у [[Туманність Оріона|Туманності Оріона]]. Вчені підкреслюють, що сполуки вуглецю, а саме метиловий катіон, є основою для життя, яке нам відоме. Саме тому це відкриття викликало захоплення серед науковців, оскільки воно може мати важливе значення для пояснення походження і розвитку життя на Землі та підтвердити можливість його розвитку в інших куточках Всесвіту<ref>{{cite web|author=NASA Webb Telescope Team|url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-makes-first-detection-of-crucial-carbon-molecule|title=Webb Makes First Detection of Crucial Carbon Molecule|date=26 червня 2023|website=[[NASA]]|language=en}}</ref>.

== Застосування ==
[[Файл:Charcoal_sticks_051907.jpg|thumb|left|Вугільні палички. Матеріали для [[малювання]].]]
[[Файл:Mechanical_pencil_lead_spilling_out_051907.jpg|thumb|Графітові стрижні для олівців.]]
[[Файл:Kohlenstofffasermatte.jpg|thumb|left|Полотно з вуглеволокна.]]
[[Файл:Tungsten_carbide.jpg|thumb|Свердла з [[карбід вольфраму|карбіду вольфраму]].]]
Деревне вугілля має здатність адсорбувати (поглинати) на своїй поверхні різні гази та деякі речовини з розчинів. Адсорбція відбувається поверхнею вугілля, тому воно здатне поглинати (адсорбувати) тим більшу кількість речовин, чим більша його сумарна поверхня, тобто чим більше воно подрібнене або пористе. Пористість, а разом з тим і адсорбційна здатність деревного вугілля різко збільшується при попередньому нагріванні в струмені водяної пари. При цьому пори вугілля очищуються від смолистих речовин і його внутрішня поверхня дуже збільшується. Таке вугілля називається [[активоване вугілля|активованим]].

Активоване деревне вугілля широко використовують у цукровому виробництві для очистки цукрового сиропу від домішок, що надають йому жовтого забарвлення, у спиртовому виробництві для очистки винного спирту від сивушних олій, у деяких виробництвах для вловлювання парів цінних летких речовин&nbsp;— бензину, ефіру, сірковуглецю, бензолу тощо з наступним видаленням їх при нагріванні.

У [[Перша світова війна|Першу світову війну]] активоване вугілля за пропозицією академіка [[Зелінський Микола Дмитрович|М.&nbsp;Д.&nbsp;Зелінського]] було застосовано у [[протигаз]]ах для захисту органів дихання від отруйних газів, зокрема від хлору, який німці застосували в 1915&nbsp;р. проти французьких військ. Активоване вугілля як адсорбент застосовується і в сучасних протигазах.

[[Графіт]] використовується в [[Олівець|олівцевій]] промисловості, але в суміші з глиною, для зменшення його м'якості. Також його використовують як мастило при особливо високих або низьких температурах. Його неймовірно висока температура плавлення дозволяє робити з нього тиглі для заливки металів. Здатність графіту проводити електричний струм також дозволяє виготовляти з нього високоякісні електроди.

[[Алмаз]], завдяки винятковій твердості, незамінний абразивний матеріал. Алмазне напилення мають шліфувальні насадки бормашин. Крім цього, ограновані алмази&nbsp;— [[діамант]]и використовуються як дорогоцінне каміння в ювелірних прикрасах. Завдяки рідкісності, високим декоративним якостям і збігу історичних обставин, діамант незмінно є найдорожчим дорогоцінним каменем. Виключно висока теплопровідність алмазу (до 2000 Вт/м·К) робить його перспективним матеріалом для напівпровідникової техніки як підкладки для процесорів. Але відносно висока ціна (близько 50 доларів/грам) і складність обробки алмазу обмежують його застосування в цій галузі.

У [[Фармокологія|фармакології]] та [[Медицина|медицині]] широко використовуються різні сполуки вуглецю&nbsp;— похідні [[Вугільна кислота|вугільної кислоти]] та [[Карбонові кислоти|карбонових кислот]], різні гетероцикли, полімери та інші сполуки. Так, [[карболен]] (активоване вугілля), застосовується для абсорбції та виведення з [[організм]]у різних токсинів; графіт (у вигляді мазей)&nbsp;— для лікування шкірних захворювань; радіоактивні ізотопи вуглецю&nbsp;— для наукових досліджень ([[радіовуглецевий аналіз]]).

Вуглець є основою всіх органічних речовин. Будь-який живий організм складається значною мірою з вуглецю. Джерелом вуглецю для живих організмів зазвичай є СО<small><sub>2</sub></small> з атмосфери або води. У результаті [[фотосинтез]]у він потрапляє в біологічні харчові ланцюги, в яких живі істоти поїдають один одного або останки один одного і тим самим здобувають вуглець для будівництва власного тіла. Біологічний цикл вуглецю закінчується або окисненням і поверненням в атмосферу, або похованням у вигляді вугілля або нафти.

Вуглець у вигляді викопного палива: [[викопне вугілля|вугілля]] і [[вуглеводні]]в ([[нафта]], [[природний газ]]) — один з найважливіших джерел [[енергія|енергії]] [[енергетика|для людства]].

== Біологічна роль ==
Сполуки вуглецю є основою всіх [[рослина|рослинних]] і [[тварина|тваринних]] організмів. Забезпечуючи [[життя]], вуглець здійснює в природі постійний кругообіг, який називають [[вуглецевий цикл|вуглецевим циклом]]. У складі [[вуглекислий газ|вуглекислого газу]] вуглець присутній в [[атмосфера Землі|атмосфері Землі]], а також у розчиненому вигляді у воді. Живі організми засвоюють його з атмосфери чи води завдяки процесу, який має назву [[фіксація вуглецю]]. Інші організми, нездатні засвоювати вуглець безпосередньо, отримують його через [[харчовий ланцюг|харчові ланцюжки]]. Вуглець частково повертається в атмосферу у вигляді вуглекислого газу як продукт [[дихання]] або [[горіння]], однак частина вуглецю йде на утворення [[метан]]у й [[карбонати|карбонатів]], наприклад [[карбонат кальцію|карбонату кальцію]]. Залишки загиблих організмів входять зрештою до [[осадові породи|осадових порід]], [[кам'яне вугілля|кам'яного вугілля]], [[нафта|нафти]], [[природний газ|природного газу]]. Вуглець повертається в атмосферу в процесі довготривалого геологічного колообігу як наслідок [[дегазація|дегазації]] порід, вулканічній діяльності тощо. Частково збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі зумовлене діяльністю людини&nbsp;— використанням викопного палива для отримання енергії.

=== Токсична дія ===
Вуглець входить до складу атмосферних [[аерозолі]]в, в результаті чого може змінюватися регіональний [[клімат]], зменшуватися кількість сонячних днів. Вуглець надходить у [[довкілля]] у вигляді сажі у складі [[Вихлопні гази|вихлопних газів]] [[автотранспорт]]у, при спалюванні вугілля на [[теплова електростанція|ТЕС]], при відкритих розробках вугілля, підземної його газифікації, отриманні вугільних концентратів та ін. Концентрація вуглецю над джерелами горіння 100-400 мкг/м³, великими містами 2,4-15,9 мкг/м³, сільськими районами 0,5-0,8 мкг/м³. З газоаерозольними викидами [[Атомна електростанція|АЕС]] в атмосферу надходить (6-15) {{e|9}} Бк/доб <sup>14</sup>СО<sub>2</sub>.
Високий вміст вуглецю в атмосферних аерозолях веде до підвищення захворюваності населення, особливо верхніх дихальних шляхів і [[Легені|легень]]. Професійні захворювання&nbsp;— в основному [[антракоз]] і пиловий [[бронхіт]]. У повітрі робочої зони ГДК, мг/м³: алмаз 8,0, антрацит і кокс 6,0, кам'яне вугілля 10,0, технічний вуглець і вуглецевий пил 4,0; в атмосферному повітрі максимальна разова 0,15, середньодобова 0,05 мг/м³.

Токсична дія <sup>14</sup>С у складі молекул білків (особливо в [[ДНК]] і [[РНК]]), визначається його радіоактивним розпадом із випромінюванням [[Бета-частинки|β-частинок]] (<sup>14</sup>С (β) → <sup>14</sup>N), що призводить до зміни хімічного складу молекули та подальших негативних наслідків через цю зміну. Допустима концентрація <sup>14</sup>С в повітрі робочої зони ДК<sub>Б</sub> 1,3 Бк/л, в атмосферному повітрі ДК<sub>Б</sub> 4,4 Бк/л, у воді 3,0 {{e|4}} Бк/л, гранично допустиме надходження через органи дихання 3,2 {{e|8}} Бк/рік.

== Див. також ==
{{Вікіпосилання |Вікісховище= Вуглець |Вікісловник= вуглець}}
* [[Вуглецевий цикл]]
* [[Вуглецевий шовінізм]]
* [[Радіовуглецеве датування]]
* [[Вуглецевий слід]]
* [[Ізотропний вуглець]]
* [[Мікропористий вуглець]]
* [[Піролітичний вуглець]]

== Примітки ==
{{Примітки|2}}

== Джерела ==
* Глосарій термінів з хімії / Й. Опейда, О. Швайка, Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.&nbsp;М.&nbsp;Литвиненка НАН України, Донецький національний університет&nbsp;— Донецьк : «Вебер», 2008.&nbsp;— 758 с.&nbsp;— ISBN 978-966-335-206-0.
* ''Деркач Ф.&nbsp;А.''&nbsp;Хімія.&nbsp;— Л., 1968.
* {{МГЕ|nocat=1}}
* ''Саранчук В. И. и др.'' Углерод: неизвестное об известном.&nbsp;— Донецк : УК Центр, 2006.{{ref-ru}}
* {{книга |автор = Бухаркина Т. В. |заголовок = Химия природных энергоносителей и углеродных материалов |відповідальний = Т. В. Бухаркина, Н. Г. Дигуров |місце = Москва |видавництво = РХТУ им. Д.И. Менделеева |рік = 1999 |сторінок = 195 |isbn = 5-7237-0139-8}}{{ref-ru}}
* {{книга |автор = Ола Д. А. |заголовок = Химия гиперкоординированного углерода|оригінал = Hupercarbon chemistry |відповідальний = Д. А. Ола, Г. К. С. Пракаш, Р. Е. Уильямс  и др. ; пер с англ. В. И. Минкина |місце = Москва |видавництво = Мир |рік = 1990 |сторінок = 336 |isbn = 5-03-001451-9}}{{ref-ru}}

== Посилання ==
* [http://leksika.com.ua/17920920/ure/vuglets Вуглець] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20161220183054/http://leksika.com.ua/17920920/ure/vuglets |date=20 грудня 2016 }} // {{УРЕ}}
* [http://repo.knmu.edu.ua/handle/123456789/1374 Карбонологія: фармакохімічний аспект, перспективи досліджень] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20161220160021/http://repo.knmu.edu.ua/handle/123456789/1374 |date=20 грудня 2016 }} // І. С. Чекман, Г. О. Сирова, Т. Ю. Небесна, Л. Г. Шаповал, О. В. Шаповал / Лікарська справа. - 2012. - № 1/2. - С. 3-13.
* [http://www.visnyk-nanu.org.ua/uk/archive/2015_7/6 Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20161220120024/http://www.visnyk-nanu.org.ua/uk/archive/2015_7/6 |date=20 грудня 2016 }} // Чекман І. С., Горчакова Н. О., Раслін К. Б. / Вісник НАН України. 2015. № 7. С. 41–52.
{{Періодична система хімічних елементів}}
{{Алотропні модифікації вуглецю}}
{{Ізотопи вуглецю}}

{{Бібліоінформація}}

[[Категорія:Органогени]]
[[Категорія:Відновники]]