Węgiel

Węgiel (łac. carboneum) to pierwiastek chemiczny należący do grona niemetali w układzie okresowym pierwiastków. Oznaczany jest symbolem C. W środowisku naturalnym występuje w wielu różnych tworzywach i materiałach, na co dzień wykorzystywanych przez człowieka. Podstawowym jest choćby węgiel kopalny, służący do ogrzewania pomieszczeń.

Węgiel – charakterystyka

Węgiel jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 6. To niemetal znajdujący się w bloku p układu okresowego, należący do grupy 14 w tym układzie. Po wyizolowaniu przyjmuje postać czarnego (grafit) lub bezbarwnego (diament) ciała stałego. Podstawowe parametry tego pierwiastka można wyszczególnić następująco:

• stopnie utlenienia – II, IV;
• właściwości metaliczne – niemetal;
• właściwości tlenków – lekko kwaśne;
• stan skupienia – stały;
• gęstość – 3150-3530 kg/m³ w przypadku diamentu oraz 1900-2300 kg/m³ w przypadku grafitu;
• temperatura wrzenia – 3852 °C;
• temperatura topnienia – 4440 °C w przypadku diamentu oraz 4489 °C w przypadku grafitu.

Grafit i diamenty to odmiany alotropowe węgla, a jest ich nieco więcej. Różnią się one nieco między sobą parametrami chemiczno-fizycznymi i niekiedy dość wyraźnie wyglądem zewnętrznym. Przykładowo diamenty są przezroczyste, zaś grafity czarne, przy czym diamenty charakteryzują się bardzo niskim przewodnictwem właściwym, zaś grafity – bardzo dobrym przewodnictwem. Wszystkie formy węgla są wysoce stabilne, wymagają wysokiej temperatury, żeby reagować choćby z tlenem, co jest ich cechą charakterystyczną.

Występowanie węgla w przyrodzie

Węgiel jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków chemicznych. Uznaje się wręcz, że jest drugim (tuż po tlenie) najczęstszym pierwiastkiem w przyrodzie, co sprawia, że staje się on podstawą życia organizmów. Ścieżki, jakimi krąży węgiel, tworzą tzw. obieg węgla w przyrodzie. Rośliny pochłaniają dwutlenek węgla z powietrza i wykorzystują go do produkcji biomasy w procesie fotosyntezy lub cyklu Calvina. Część tej biomasy zostaje następnie zjedzona przez zwierzęta, podczas gdy część węgla jest wydychana w postaci dwutlenku węgla. Wydychanie dwutlenku węgla obserwuje się również w przypadku organizmów ludzkich.

Węgiel tworzy również różnorodne minerały i skały. Są nimi: węgiel kopalny (brunatny, kamienny, antracyt), węgiel aktywny, węgiel bitumiczny, węgiel drzewny czy węgiel kostny. W plastyce węgiel sprzedawany jest w formie ołówków i kredek – dość dużą popularnością cieszą się rysunki węglem. Węgiel jest podstawowym składnikiem węglowodorów, związków składających się wyłącznie z węgla i wodoru. Te zaś wykorzystywane są w przemyśle, ale i występują naturalnie w przyrodzie.

Węgiel – funkcje w organizmie

Węgiel spotkać można np. w cząsteczkach węglowodanów, które stanowią podstawowy substrat energetyczny organizmu człowieka. Innymi słowy, są dostarczane wraz z pokarmami i służą jako źródło energii dla ustroju. Energia jest zaś niezbędna do przeprowadzania większości reakcji chemicznych na poziomie komórkowym, zwłaszcza reakcji anabolicznych. Ponadto węgiel wchodzi w skład cząsteczek białek, tłuszczy i kwasów nukleinowych. Białka są podstawowym materiałem budulcowym wszystkich tkanek i narządów, tłuszcze to materiał zapasowy i źródło energii, natomiast kwasy nukleinowe odpowiadają za przechowywanie informacji genetycznej.

Węgiel aktywny

Węgle aktywne są uniwersalnymi adsorbentami, szeroko wykorzystywanymi do procesów adsorpcyjnego oczyszczania wody i powietrza. Wykorzystuje się je również jako katalizatory i nośniki katalizatorów. Dzięki bezproblemowemu dostępowi do surowców węgle aktywne są szeroko stosowane m.in. w przetwórstwie żywności, przemyśle chemicznym, farmakologicznym, samochodowym oraz w medycynie. W medycynie węgiel aktywny jest lekiem i suplementem diety. Jego podstawową rolą jest wiązanie i usuwanie z organizmu toksyn oraz szkodliwych substancji, które mogły doprowadzić do zatrucia.

Chlorella w tabletkach z rozerwaną ścianą komórkową
Chlorella posiada właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybiczne nie wpływając przy tym na florę fizjologiczną. Bardzo dokładnie usuwa toksyny z organizmu …
Zobacz tutaj ...

Bibliografia

1. Jarygin W., Biologia. Podręcznik dla studentów kierunków medycznych, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2003.
2. Bender D., Botham M., Rodwell W., Biochemia Harpera ilustrowana, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2018.