Il carbone è uno dei combustibili più antichi conosciuti dall'uomo. E ancora oggi occupa una posizione di primo piano in termini di utilizzo. La ragione di ciò è la sua prevalenza, facilità di estrazione, lavorazione e utilizzo. Ma cos'è? Qual è la formula chimica del carbone?
In re altà, questa domanda non è del tutto corretta. Il carbone non è una sostanza, è una miscela di varie sostanze. Ce ne sono molti, quindi è impossibile determinare completamente la composizione del carbone. Pertanto, con la formula chimica del carbone in questo articolo, indicheremo piuttosto la sua composizione elementare e alcune altre caratteristiche.
Ma cosa possiamo imparare sullo stato di questa sostanza? Il carbone si forma dai resti delle piante nel corso di molti anni a causa dell'esposizione a temperature e pressioni elevate. E poiché le piante sono di natura organica, le sostanze organiche predominano nella composizione del carbone.
A seconda dell'età e di altre condizioni di origine del carbone, è suddiviso in diversi tipi. Ogni specie si distingue per la sua composizione elementare, la presenzaimpurità e altre caratteristiche importanti.
Carbone marrone
È il tipo di carbone più giovane. Ha anche una struttura legnosa vegetale. Formato direttamente dalla torba ad una profondità di circa 1 chilometro.
Questo tipo di carbone contiene una quantità di umidità abbastanza grande: dal 20 al 40%. Se esposto all'aria, evapora e il carbone si sbriciola in polvere. Successivamente, parleremo della composizione chimica di questo particolare residuo secco. Anche la quantità di impurità inorganiche nella lignite è elevata e ammonta al 20-45%. Queste impurità sono biossido di silicio, ossidi di alluminio, calcio e ferro. Può contenere anche ossidi di metalli alcalini.
Ci sono molte sostanze organiche e inorganiche volatili in questo carbone. Possono raggiungere la metà della massa di questo tipo di carbone. La composizione elementare meno le sostanze inorganiche e volatili è la seguente:
- Carbonio 50-75%.
- Ossigeno 26-37%.
- Idrogeno 3-5%.
- Azoto 0-2%.
- Zolfo 0,5-3%.
Carbone
Secondo il tempo di formazione, questo tipo di carbone viene dopo il marrone. Ha un colore nero o grigio-nero, oltre a una lucentezza resinosa, a volte metallica.
L'umidità del carbone è molto inferiore a quella marrone: solo 1-12%. Il contenuto di sostanze volatili nel carbone varia notevolmente a seconda del luogo di estrazione. Può essere minimo (dal 2%), ma può raggiungere anche valori simili alla lignite (fino al 48%). La composizione elementare è la seguente:
- Carbonio 75-92%.
- Idrogeno 2, 5-5, 7%.
- Ossigeno 1, 5-15%.
- Azoto fino al 2,7%.
- Zolfo 0-4%.
Da qui possiamo concludere che la formula chimica del carbon fossile è composta da più carbonio della lignite. Questo rende questo tipo di carbone un combustibile di migliore qualità.
Antracite
L'antracite è la forma più antica di carbone fossile. È di colore nero scuro e ha una caratteristica lucentezza metallica. Questo è il miglior carbone in termini di quantità di calore che rilascia quando brucia.
La quantità di umidità e sostanze volatili al suo interno è molto piccola. Circa il 5-7% per ciascun indicatore. E la composizione elementare è caratterizzata da un contenuto di carbonio estremamente elevato:
- Carbonio oltre il 90%.
- Idrogeno 1-3%.
- Ossigeno 1-1, 5%.
- Azoto 1-1, 5%.
- Zolfo fino a 0,8%.
Più carbone è contenuto solo nella grafite, che è un ulteriore stadio di coalizione dell'antracite.
Carbone
Questo tipo di carbone non è un fossile, quindi ha alcune particolarità nella sua composizione. Viene prodotto riscaldando il legno secco a una temperatura di 450-500 oC senza aria. Questo processo è chiamato pirolisi. Durante esso, una serie di sostanze vengono rilasciate dal legno: metanolo, acetone, acido acetico e altri, dopo di che si trasforma in carbone. A proposito, anche la combustione del legno è pirolisi, ma a causa della presenza di ossigeno nell'aria, i gas rilasciati si accendono. Questo è ciò che causa l'esistenzafiamme quando bruciano.
Il legno non è omogeneo, ha molti pori e capillari. Una struttura simile è in parte conservata nel carbone che se ne ricava. Per questo motivo ha una buona capacità di adsorbimento e viene utilizzato insieme al carbone attivo.
Il contenuto di umidità di questo tipo di carbone è molto basso (circa il 3%), ma durante lo stoccaggio a lungo termine assorbe l'umidità dall'aria e la percentuale di acqua sale al 7-15%. Il contenuto di impurità inorganiche e sostanze volatili è regolato dai GOST e non deve superare rispettivamente il 3% e il 20%. La composizione elementare dipende dalla tecnologia di produzione e ha approssimativamente questo aspetto:
- Carbonio 80-92%.
- Ossigeno 5-15%.
- Idrogeno 4-5%.
- Azoto ~0%.
- Zolfo ~0%.
La formula chimica del carbone mostra che in termini di contenuto di carbonio è vicino alla pietra, ma in più ha solo una piccola quantità di elementi non necessari per la combustione (zolfo e azoto).
Carbone attivo
Il carbone attivo è un tipo di carbone con un'elevata area specifica dei pori, che lo rende ancora più assorbente del legno. Carbone e carbone, così come gusci di cocco, sono usati come materie prime per la sua produzione. Il materiale di partenza è sottoposto ad un processo di attivazione. La sua essenza è aprire i pori ostruiti con soluzioni elettrolitiche ad alta temperatura o vapore acqueo.
Durante il processo di attivazione, cambia solo la struttura della sostanza, quindi la formula chimica del carbone attivoidentica alla composizione delle materie prime da cui è stata realizzata. Il contenuto di umidità del carbone attivo dipende dalla superficie specifica dei pori e di solito è inferiore al 12%.
