Cărbunele este unul dintre cei mai vechi combustibili cunoscuți de om. Și chiar și astăzi ocupă o poziție de lider în ceea ce privește utilizarea. Motivul pentru aceasta este prevalența, ușurința de extracție, prelucrare și utilizare. Dar ce este el? Care este formula chimică a cărbunelui?
De fapt, această întrebare nu este în întregime corectă. Cărbunele nu este o substanță, este un amestec de diverse substanțe. Există multe, așa că este imposibil să se determine complet compoziția cărbunelui. Prin urmare, sub formula chimică a cărbunelui din acest articol, ne vom referi mai degrabă la compoziția sa elementară și la câteva alte caracteristici.
Dar ce putem învăța despre starea acestei substanțe? Cărbunele se formează din rămășițele plantelor de-a lungul multor ani din cauza expunerii la temperaturi și presiuni ridicate. Și deoarece plantele sunt de natură organică, substanțele organice vor predomina în compoziția cărbunelui.
În funcție de vârstă și de alte condiții de proveniență a cărbunelui, acesta este împărțit în mai multe tipuri. Fiecare specie se distinge prin compoziția sa elementară, prezențaimpurități și alte caracteristici importante.
cărbune
Este cel mai tânăr tip de cărbune. Are chiar o structură vegetală lemnoasă. Format direct din turbă la o adâncime de aproximativ 1 kilometru.
Acest tip de cărbune conține o cantitate destul de mare de umiditate: de la 20 la 40%. Când este expus la aer, se evaporă, iar cărbunele se sfărâmă în pulbere. În continuare, vom vorbi despre compoziția chimică a acestui reziduu uscat. Cantitatea de impurități anorganice din cărbune brun este, de asemenea, mare și se ridică la 20-45%. Aceste impurități sunt dioxid de siliciu, oxizi de aluminiu, calciu și fier. Poate conține și oxizi de metale alcaline.
Există o mulțime de substanțe organice și anorganice volatile în acest cărbune. Ele pot fi până la jumătate din masa acestui tip de cărbune. Compoziția elementară minus substanțele anorganice și volatile este următoarea:
- Carbon 50-75%.
- Oxigen 26-37%.
- Hidrogen 3-5%.
- Azot 0-2%.
- Sulf 0,5-3%.
Cărbune
După momentul formării, acest tip de cărbune urmează după maro. Are o culoare neagră sau gri-negru, precum și o strălucire rășinoasă, uneori metalică.
Umiditatea cărbunelui este mult mai mică decât maro: doar 1-12%. Conținutul de substanțe volatile din cărbune variază foarte mult în funcție de locul de extracție. Poate fi minim (de la 2%), dar poate atinge și valori asemănătoare cărbunelui brun (până la 48%). Compoziția elementară este următoarea:
- Carbon 75-92%.
- Hidrogen 2, 5-5, 7%.
- Oxigen 1, 5-15%.
- Azot până la 2,7%.
- Sulph 0-4%.
De aici putem concluziona că formula chimică a cărbunelui constă din mai mult carbon decât cărbune brun. Acest lucru face ca acest tip de cărbune să fie un combustibil de mai bună calitate.
Antracit
Antracitul este cea mai veche formă de cărbune fosil. Este de culoare neagră închisă și are un luciu metalic caracteristic. Acesta este cel mai bun cărbune în ceea ce privește cantitatea de căldură pe care o eliberează atunci când arde.
Cantitatea de umiditate și substanțe volatile din acesta este foarte mică. Aproximativ 5-7% pentru fiecare indicator. Iar compoziția elementară se caracterizează printr-un conținut extrem de ridicat de carbon:
- Carbon peste 90%.
- Hidrogen 1-3%.
- Oxigen 1-1, 5%.
- Azot 1-1, 5%.
- Sulf până la 0,8%.
Mai mult cărbune este conținut doar în grafit, care este o etapă ulterioară a coalificării antracitului.
Carbune
Acest tip de cărbune nu este o fosilă, așa că are unele particularități în compoziția sa. Este produs prin încălzirea lemnului uscat la o temperatură de 450-500 oC fără aer. Acest proces se numește piroliză. În timpul acesteia, din lemn sunt eliberate o serie de substanțe: metanol, acetonă, acid acetic și altele, după care se transformă în cărbune. Apropo, arderea lemnului este și piroliză, dar din cauza prezenței oxigenului în aer, gazele eliberate se aprind. Aceasta este ceea ce cauzează existențaflăcări când arde.
Lemnul nu este omogen, are o mulțime de pori și capilare. O structură similară se păstrează parțial în cărbunele obținut din aceasta. Din acest motiv, are o capacitate bună de adsorbție și este folosit împreună cu cărbunele activ.
Conținutul de umiditate al acestui tip de cărbune este foarte scăzut (aproximativ 3%), dar în timpul depozitării pe termen lung absoarbe umiditatea din aer și procentul de apă crește la 7-15%. Conținutul de impurități anorganice și substanțe volatile este reglementat de GOST și nu trebuie să depășească 3%, respectiv 20%. Compoziția elementară depinde de tehnologia de producție și arată aproximativ astfel:
- Carbon 80-92%.
- Oxigen 5-15%.
- Hidrogen 4-5%.
- Azot ~0%.
- Sulph ~0%.
Formula chimică a cărbunelui arată că din punct de vedere al conținutului de carbon este aproape de piatră, dar în plus are doar o cantitate mică de elemente inutile pentru ardere (sulf și azot).
Carbon activat
Carbonul activat este un tip de carbon cu o suprafață specifică mare a porilor, ceea ce îl face chiar mai absorbant decât lemnul. Cărbunele și cărbunele, precum și cojile de nucă de cocos sunt folosite ca materii prime pentru producerea acestuia. Materia primă este supusă unui proces de activare. Esența sa este de a deschide porii înfundați cu temperaturi ridicate, soluții de electroliți sau vapori de apă.
În timpul procesului de activare, se modifică doar structura substanței, deci formula chimică a cărbunelui actividentică cu compoziția materiilor prime din care a fost realizat. Conținutul de umiditate al cărbunelui activ depinde de suprafața specifică a porilor și este de obicei mai mic de 12%.
