O wiele ważniejsze od grafitu, zarówno ze względu na ilości, w jakich występują, jak i na znaczenie gospodarcze, są pokłady skomplikowanych związków węgla, znane pod nazwą węgli kopalnych, zawierające prócz węgla tlen, wodór, azot i siarkę. Pokłady węgla powstały na skutek długotrwałego procesu rozpadu bez dostępu powietrza nagromadzonych w ciągu ubiegłych epok geologicznych szczątków organicznych, głównie roślinnych. Zawarty w substancji organicznej tlen uchodził z niej przeważnie w połączeniu z wodorem jako para wodna, częściowo może także jako tlenek węgla azot ulatniał się bądź to w stanie wolnym, bądź pod postacią amoniaku siarka głównie jako siarkowodór. W wyniku tego procesu pozostała masa wzbogacała się w węgiel. Można więc na podstawie zawartości węgla sądzić do pewnego stopnia o wieku powstałego produktu.
Najstarsze węgle zawierające ponad 90 do 95% węgla (pierwiastka) noszą nazwę antracytów. Nieco młodsze i uboższe w węgiel są różne rodzaje węgla kamiennego, więc węgle antracytowe, chude, koksowe, gazowe, gazowo-płomienne, płomienne itd. Poza węglem (pierwiastkiem), występującym w nich w ilości 75—90%, zawierają one 4—6% H, 5—18% O, 0,5—1,5% N i zmienne ilości siarki. W węglu brunatnym pochodzącym z młodszych epok geologicznych zawartość węgla spada do 65—75%, a odpowiednio wzrasta zawartość innych pierwiastków. Najmłodszym członem tego szeregu jest torf, którego powstawanie można obserwować w czasach obecnych na podmokłych łąkach. W przeliczeniu na bezwodną masę zawiera on zaledwie 55—65% C, natomiast 5,5—7% H, 30—40% O i 1—2% N. W dalszej kolejności wyliczyć należy jeszcze drewno składające się w stanie suchym z około 50% C, 6% H i 44% O. „