Ο άνθρακας στις διάφορες τροποποιήσεις του μπορεί να έχει χρώμα από καφέ έως μαύρο. Είναι καλό καύσιμο, επομένως χρησιμοποιείται στη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης φυτικής μάζας και της διέλευσης φυσικών και χημικών διεργασιών σε αυτήν.
Διάφορες τροποποιήσεις του άνθρακα
Η συσσώρευση ξυλοπολτού σε βαλτώδη εδάφη οδηγεί στο σχηματισμό τύρφης, η οποία είναι ο πρόδρομος του άνθρακα. Ο τύπος τύρφης είναι αρκετά περίπλοκος, επιπλέον, δεν υπάρχει συγκεκριμένη στοιχειομετρική αναλογία για αυτόν τον τύπο άνθρακα. Η ξηρή τύρφη αποτελείται από άτομα άνθρακα, υδρογόνου, οξυγόνου, αζώτου και θείου.
Επιπλέον, η τύρφη υπό παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις που προκύπτουν από την πορεία των γεωλογικών διεργασιών, υφίσταται μια σειρά από τις ακόλουθες τροποποιήσεις άνθρακα:
- Καφέ άνθρακας ή λιγνίτης.
- Άσφαλτος.
- Άνθρακας.
- Anthracite.
Το τελικό προϊόν αυτής της αλυσίδας μετασχηματισμών είναι ο σκληρός γραφίτης ή ο άνθρακας που μοιάζει με γραφίτη, του οποίου ο τύπος είναι καθαρός άνθρακας C.
ανθρακοφόρο ξύλο
Πριν από περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια, κατά την περίοδο των ανθρακοφόρων, το μεγαλύτερο μέρος της γης του πλανήτη μας ήταν καλυμμένο με γιγάντια δάση φτέρης. Σταδιακά, αυτά τα δάση έσβησαν και το ξύλο συσσωρεύτηκε στα βαλτώδη εδάφη στα οποία φύτρωσαν. Μεγάλη ποσότητα νερού και βρωμιάς δημιουργούσε εμπόδια για τη διείσδυση του οξυγόνου, έτσι το νεκρό ξύλο δεν αποσυντέθηκε.
Για πολύ καιρό, το πρόσφατα νεκρό ξύλο κάλυπτε τα παλαιότερα στρώματα, η πίεση και η θερμοκρασία των οποίων σταδιακά αυξήθηκαν. Οι σχετικές γεωλογικές διεργασίες οδήγησαν τελικά στον σχηματισμό κοιτασμάτων άνθρακα.
Διαδικασία ενανθράκωσης
Ο όρος "ανθρακοποίηση" αναφέρεται στον μεταμορφωμένο μετασχηματισμό του άνθρακα που σχετίζεται με την αύξηση του πάχους των στρωμάτων των δέντρων, τις τεκτονικές κινήσεις και διεργασίες, καθώς και την αύξηση της θερμοκρασίας ανάλογα με το βάθος των στρωμάτων.
Η αύξηση της πίεσης αλλάζει πρωτίστως τις φυσικές ιδιότητες του άνθρακα, ο χημικός τύπος του οποίου παραμένει αμετάβλητος. Συγκεκριμένα, η πυκνότητα, η σκληρότητα, η οπτική ανισοτροπία και το πορώδες του αλλάζουν. Η αύξηση της θερμοκρασίας αλλάζει την ίδια τη φόρμουλα του άνθρακα προς αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα και μείωση οξυγόνου και υδρογόνου. Αυτές οι χημικές διεργασίες οδηγούν σε αύξηση των χαρακτηριστικών καυσίμου του άνθρακα.
Άνθρακας
Αυτή η τροποποίηση του άνθρακα είναι πολύ πλούσια σε άνθρακα, ο οποίος οδηγεί σε υψηλό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας και οδηγεί στη χρήση του στην ενεργειακή βιομηχανία ως κύριο καύσιμο.
Η φόρμουλα άνθρακα αποτελείται απόασφαλτικές ουσίες, η απόσταξη των οποίων καθιστά δυνατή την εξαγωγή αρωματικών υδρογονανθράκων και μιας ουσίας γνωστής ως οπτάνθρακα, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως στις διεργασίες της μεταλλουργίας. Εκτός από τις ασφαλτικές ενώσεις, υπάρχει πολύ θείο στον άνθρακα. Αυτό το στοιχείο είναι η κύρια πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης από την καύση άνθρακα.
Ο άνθρακας είναι μαύρος και καίγεται αργά, δημιουργώντας μια κίτρινη φλόγα. Σε αντίθεση με τον καφέ άνθρακα, η θερμιδική του αξία είναι υψηλότερη και ανέρχεται σε 30-36 MJ/kg.
Η φόρμουλα του άνθρακα έχει πολύπλοκη σύνθεση και περιέχει πολλές ενώσεις άνθρακα, οξυγόνου και υδρογόνου, καθώς και άζωτο και θείο. Μια τέτοια ποικιλία χημικών ενώσεων ήταν η αρχή της ανάπτυξης μιας ολόκληρης κατεύθυνσης στη χημική βιομηχανία - καρβοχημεία.
Επί του παρόντος, ο λιθάνθρακας έχει σχεδόν αντικατασταθεί από φυσικό αέριο και πετρέλαιο, αλλά δύο σημαντικές χρήσεις εξακολουθούν να υπάρχουν:
- κύριο καύσιμο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς;
- πηγή οπτάνθρακα που λαμβάνεται με καύση σκληρού άνθρακα χωρίς οξυγόνο σε κλειστές υψικάμινους.
