Wszystkie formy występowania węgla są wysoce stabilne, wymagają wysokiej temperatury żeby reagować choćby ztlenem. Największe ilościnieorganicznego węgla występują w postaciskał wapiennych,dolomitów orazdwutlenku węgla, natomiast znaczne ilościwęgla organicznego znajdują się wpaliwach kopalnych. Węgiel tworzy więcejzwiązków niż wszystkie inne pierwiastki chemiczne. Liczba organicznych związków węgla zarejestrowanych w bazieBeilstein w roku 2008 wynosiła 10 853 341[13], jednak liczba jego potencjalnych związków jest nieograniczona.Węgiel znajduje się na czwartym miejscuczęstości występowania pierwiastków we Wszechświecie, powodorze,helu itlenie. Jest obecny we wszystkichorganizmach. W organizmie człowieka jest drugim (po tlenie) co do liczności pierwiastkiem ze względu na jego masę (ok. 18,5%)[14].Ta ilość w połączeniu z różnorodnością związków organicznych czyni pierwiastek chemiczny węgiel chemiczną podstawążycia.
Rozmieszczenie elektronów na powłokach w atomie węgla
Różneodmiany alotropowe węgla wykazują bardzo różne właściwości: na przykładdiament jest najtwardszą naturalnie występującą substancją,grafit jedną z substancji o najmniejszej twardości. Ponadto węgiel ma powinowactwo do tworzeniawiązań chemicznych z innymi małymiatomami, w tym z innymi atomami węgla, oraz tworzenia wieluwiązań kowalencyjnych z tymi atomami, w wyniku czego związki zawierające w swojej strukturze węgiel stanowią znaczną część wszystkich znanych związków – ich liczba dochodzi do dziesięciu milionów[15]. Węgiel ma także najwyższątemperaturę topnienia ze wszystkich pierwiastków[16]. Przy ciśnieniu atmosferycznym nie występuje w stanie ciekłym, lecz podczas ogrzewaniasublimuje w temperaturze 3852 °C[1]; jegopunkt potrójny występuje przy ok. 10,3MPa (102 atm)[1]. Niezależnie od odmian alotropowych pozostajeciałem stałym w wyższych temperaturach, niż metale o najwyższych temperaturach topnienia (wolfram iren). Jednak termodynamicznie węgiel jest podatny nautlenianie, znacznie bardziej niżżelazo lubmiedź, które są słabymireduktorami w temperaturze pokojowej.
Związki zawierające węgiel są podstawą życia na Ziemi, acykl węglowo-azotowo-tlenowy dostarcza część energii wytwarzanej przezSłońce i inne gwiazdy. Mimo różnorodności związków węgla większość jego form jest stosunkowo słabo reaktywna w warunkach normalnych. Nie reaguje zkwasem siarkowym,kwasem solnym,chlorem anizasadami. W podwyższonej temperaturze węgiel reaguje z tlenem, tworząctlenki węgla, oraz redukuje wiele tlenków metali, takich jaktlenek żelaza, do wolnego metalu. Tareakcja egzotermiczna jest wykorzystywana whutnictwie żelaza, stali do kontroli zawartości węgla wstali:
Węgiel reaguje z niektórymi metalami, tworzącwęgliki, w tymwęglik żelaza (cementyt) czywęglik wolframu, który dzięki swojej twardości jest używany w różnego rodzaju narzędziach tnących.
W warunkach ziemskich zmiana jednego związku w drugi jest rzadka, jednak ilość węgla na Ziemi jest stała. Dlatego musi istnieć proces powodujący utrzymanie równej ilości węgla w różnych jej częściach. Ścieżki, jakimi „wędruje” węgiel, tworząobieg węgla w przyrodzie. Rośliny pochłaniajądwutlenek węgla z powietrza i używają go do produkcji biomasy w procesiefotosyntezy lubcyklu Calvina. Część biomasy produkowanej przez rośliny zostaje zjedzona przez zwierzęta, podczas gdy część węgla jest wydychana w postaci dwutlenku węgla.
Węgiel ma zdolność do tworzenia bardzo długich łańcuchów zawierających wiązanieC−C. Zdolność ta nosi nazwękatenacji. Wiązanie węgiel-węgiel jest bardzo silne i stabilne.
Ta zdolność pozwala węglowi tworzyć praktycznie nieskończoną liczbę związków. Liczba związków zawierających węgiel w swojej strukturze jest większa niż wszystkich pozostałych związków nie zawierających węgla (nie licząc związków zawierających wodór, gdyż praktycznie każdy związek organiczny zawiera atom wodoru).
Najprostszymi związkami organicznymi sąwęglowodory – związki zawierające w swojej strukturze tylko atomy węgla i wodoru. Długość łańcucha, boczne łańcuchy orazgrupy funkcyjne wpływają na właściwości związku.
Węgiel jest głównym składnikiem wszystkich plastikowych materiałów używanych powszechnie w gospodarstwach domowych
Naturalna zawartość izotopu14 C wykorzystywana jest dodatowania radiowęglowego. W czasie życia w organizmie przyswajane są związki z węglem14 C i odkładane wewnątrz tkanek. Po śmierci węgiel rozpada się. Podczas określania wieku organizmu mierzy się proporcję węgla14 C do całkowitej ilości węgla.
↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang.abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [12,0096; 12,0116]. Z uwagi na zmiennośćabundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. Zob.Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑Niektórzy autorzy klasyfikują go jakopółmetal[9].
↑Carbon, [w:]GESTIS-Stoffdatenbank [online],Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 8040 [dostęp 2011-10-01](niem. • ang.).
↑Geoff Rayner-Canham, Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry. W. H. Freeman and Company, 2010, s. 29.ISBN 978-1-4292-2434-5.
↑D. D. Ebbing, S. D. Gammon: General Chemistry. Houghton Miffin Company, 2007, s. 52.ISBN 0-618-85748-6.
↑P. Enghag: Encyclopedia of the Elements. Technical Data - History - Processing - Applications. Wiley, 204, s. 914.ISBN 978-3-527-30666-4.
↑K.C. Nicolaou, T. Montagnon: Molecules that changed the world. A brief history of the art and science of synthesis and its impact on society. Wiley, 2008, s. 4.ISBN 978-3-527-30983-2.
