Mikhailo Lomonosov, ο διάσημος Ρώσος επιστήμονας του 18ου αιώνα, πίσω σε εκείνους τους αρχαίους χρόνους έδωσε έναν ορισμό για το πώς προέκυψε αυτό το ορυκτό στη φύση. Δηλαδή: από υπολείμματα φυτών, όπως η τύρφη, προήλθε και ο άνθρακας. Η εκπαίδευσή του, σύμφωνα με τον Lomonosov, οφειλόταν σε διάφορους παράγοντες. Πρώτον, τα υπολείμματα της βλάστησης αποσυντέθηκαν χωρίς τη συμμετοχή «ελεύθερου αέρα» (δηλαδή χωρίς ελεύθερη πρόσβαση οξυγόνου). Δεύτερον, υπήρχε ένα καθεστώς σχετικά υψηλής θερμοκρασίας. Και τρίτον, το «βάρος της στέγης», δηλαδή η αυξημένη πίεση του βράχου, έπαιξε το ρόλο του. Αυτό συνέβη στην αρχαιότητα, όταν η ανθρωπότητα δεν υπήρχε ακόμη στον πλανήτη Γη.
Περιπτώσεις περασμένων ημερών
Σε κάθε περίπτωση, η ιστορία του σχηματισμού του άνθρακα είναι υπόθεση αυτώνμακρινές μέρες, που οι σύγχρονοι επιστήμονες μπορούν μόνο να κάνουν εικασίες και υποθέσεις, εξηγώντας τη διαδικασία. Σήμερα όμως έχει μελετηθεί αρκετά με ακρίβεια. Και οι μηχανισμοί για το πώς εμφανίζεται ο άνθρακας (ο σχηματισμός του από προκαταρκτικές πρώτες ύλες) είναι γνωστοί στην επιστήμη.
Από τύρφη
Απόβλητα ανώτερων φυτών σταδιακά μετατρέπονται σε μάζες τύρφης, οι οποίες συσσωρεύονται σε βαλτώδεις περιοχές και υπεραναπτύσσονται με άλλα φυτά, βυθίζοντας σταδιακά στα βάθη. Όντας σε βάθος, οι τυρφώνες αλλάζουν συνεχώς τη χημική τους σύνθεση (πιο πολύπλοκες ενώσεις μετατρέπονται σε απλούστερες, διαλύονται). Μερικά από αυτά διαλύονται σε νερό και ξεπλένονται και μερικά περνούν σε αέρια κατάσταση. Έτσι σχηματίζεται το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα στους βάλτους, δίνοντας μια χαρακτηριστική μυρωδιά αέρα σε αυτά τα ερημικά μέρη. Μια σημαντική λειτουργία σε αυτή τη διαδικασία επιτελούν οι μύκητες και τα βακτήρια, τα οποία συμβάλλουν στην περαιτέρω αποσύνθεση του ιστού των νεκρών φυτών.
Carbons
Με την πάροδο του χρόνου, στη διαδικασία των συνεχιζόμενων τροποποιήσεων, οι πιο σταθερές ενώσεις υδρογονανθράκων συσσωρεύονται σε τυρφώνες. Και δεδομένου ότι όλος αυτός ο κορεσμός των μαζών τύρφης με υδρογονάνθρακες πραγματοποιείται πρακτικά χωρίς πρόσβαση σε οξυγόνο, ο άνθρακας δεν μετατρέπεται σε αέριο και δεν εξατμίζεται. Υπάρχει απομόνωση από την πρόσβαση στον αέρα και ταυτόχρονος κορεσμός με αυξανόμενη πίεση: ο άνθρακας σχηματίζεται από τύρφη. Ο σχηματισμός του διαρκεί εκατοντάδες χιλιετίες, αυτή η διαδικασία δεν είναι τόσο γρήγορη! Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα περισσότερα από τα σημερινά αποθέματα και οι ραφές άνθρακα προέρχονται απόΠαλαιοζωικό, δηλαδή πριν από περισσότερα από 300 εκατομμύρια χρόνια.
Έχει ενδιαφέρον: ποιοι είναι οι τύποι άνθρακα;
- Το πιο χαλαρό και νεότερο από όλα τα είδη είναι ο λιγνίτης (που σημαίνει "ξυλώδης"). Τα υπολείμματα φυτικών μαζών και ξύλου είναι ακόμα ορατά σε αυτό. Βασικά, ο λιγνίτης είναι ξυλώδης τύρφη.
- Ο καφές άνθρακας σχηματίζεται σε ραφές με ισχυρότερη αποσύνθεση των φυτικών υπολειμμάτων. Βρίσκεται, κατά κανόνα, σε βάθος ενός χιλιομέτρου. Υπάρχει ακόμα πολύ υγρό σε αυτό (πάνω από 40%). Καίγεται αρκετά καλά, αλλά παράγει λίγη θερμότητα.
- Σε πολλά μέρη του κόσμου, ο άνθρακας βρίσκεται σε βάθη έως και τρία χιλιόμετρα. Ο σχηματισμός του από ένα καφέ απολίθωμα συμβαίνει μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις: όταν τα στρώματα κατεβαίνουν σε βαθύτερους ορίζοντες και λαμβάνει χώρα η διαδικασία της οικοδόμησης του βουνού. Εκεί, υπό υψηλή πίεση και χωρίς πρόσβαση σε οξυγόνο, ολοκληρώνεται η διαδικασία μετάβασης από το ένα κλάσμα στο άλλο. Αυτός ο άνθρακας περιέχει περισσότερο από 75% άνθρακα, καίγεται καλύτερα και δίνει περισσότερη θερμότητα.
- Ανθρακίτης - άνθρακας πιο αρχαίων φυλών. Βρίσκεται σε βάθος έως και πέντε χιλιομέτρων. Έχει ακόμα περισσότερο άνθρακα και ακόμη λιγότερη υγρασία (σχεδόν καθόλου). Δεν αναφλέγεται καλά, αλλά η μεταφορά θερμότητας είναι η υψηλότερη από όλους τους τύπους. Στον ανθρακίτη, τα υπολείμματα των φυτών από τα οποία προήλθε είναι πρακτικά μη ανιχνεύσιμα. Αυτός ο άνθρακας θεωρείται ο πιο πολλά υποσχόμενος στην εξόρυξη για τη βιομηχανία.
Αλλά δεν είναι μόνο αυτό
Η φύση όρισε ότι ο ανθρακίτης, από μόνος του είναι ο πιο πυκνός άνθρακας μεη υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα (95 τοις εκατό ή περισσότερο) δεν είναι το τελικό στάδιο των μετασχηματισμών που συμβαίνουν με τα φυτικά υπολείμματα στο περιβάλλον. Ο σουνγκίτης είναι μια ουσία που σχηματίζεται από τον άνθρακα κάτω από ακόμη πιο σοβαρές συνθήκες. Ο γραφίτης εμφανίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες από το ίδιο υλικό. Και αν προσθέσετε υπέρ-υψηλή πίεση, τότε σχηματίζεται ένα διαμάντι, η πιο ανθεκτική ουσία που έχει τόσο βιομηχανική όσο και καλλιτεχνική αξία για όλη την ανθρωπότητα.
Αλλά πρέπει να θυμόμαστε: παραδόξως, όλες αυτές οι φαινομενικά διαφορετικές ουσίες - από φυτά μέχρι διαμάντια - αποτελούνται από ύλη άνθρακα, μόνο με διαφορετική δομή σε μοριακό επίπεδο!
Εκπαίδευση και σημασία του λιθάνθρακα
Είναι αδύνατο να υπερεκτιμηθεί η σημασία του άνθρακα για την ανάπτυξη της βιομηχανίας και γενικά για όλο τον ανθρώπινο πολιτισμό στη Γη. Και το πεδίο εφαρμογής του είναι πολύ ευρύ. Για να μην αναφέρουμε το γεγονός ότι ο άνθρακας είναι ένα εξαιρετικό καύσιμο που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των σπιτιών, τη θέρμανση κλιβάνων στη βιομηχανία, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, πολλές ουσίες που χρειάζονται οι άνθρωποι εξάγονται επίσης από τον άνθρακα. Θείο και βανάδιο, ψευδάργυρος και μόλυβδος, γερμάνιο - όλα αυτά δίνουν στην ανθρωπότητα αυτό το ορυκτό.
Ο άνθρακας χρησιμοποιείται για την τήξη μετάλλων, χάλυβα, χυτοσιδήρου. Προϊόντα καύσης άνθρακα - στην παραγωγή ορισμένων οικοδομικών υλικών. Κατά την ειδική επεξεργασία του απολιθώματος, λαμβάνεται από αυτό βενζόλιο, το οποίο χρησιμοποιείται στην παραγωγή βερνικιών και διαλυτών, δομικό υλικό όπως το λινέλαιο. Από υγροποιημένο με ειδικές τεχνολογίεςο άνθρακας βγαίνει υγρό καύσιμο για μηχανήματα. Ο άνθρακας είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή γραφίτη και βιομηχανικών διαμαντιών, και συνολικά πάνω από τετρακόσια προϊόντα για τη βιομηχανία και τον τομέα των υπηρεσιών παράγονται με βάση αυτό το φυσικό υλικό.
Επιστήμη στο σχολείο: σχηματισμός άνθρακα
Για τα παιδιά, όταν περνούν το σχετικό θέμα στις μεσαίες τάξεις, συνιστάται να μιλάνε με προσιτή μορφή για το σχηματισμό άνθρακα στη φύση. Δηλώστε πόσο χρόνο διαρκεί αυτή η διαδικασία. Περιγράφοντας εν συντομία τον σχηματισμό του άνθρακα, πρέπει να εστιάσετε στη σημασία του για την ανάπτυξη της βιομηχανίας και την πρόοδο στις σύγχρονες και ιστορικές συνθήκες, να καταρτίσετε ένα σχέδιο για ένα μήνυμα που οι μαθητές θα κάνουν μόνοι τους.
