Ο άνθρακας είναι ένα από τα παλαιότερα καύσιμα που είναι γνωστά στον άνθρωπο. Και ακόμη και σήμερα κατέχει ηγετική θέση ως προς τη χρήση. Ο λόγος για αυτό είναι η επικράτηση, η ευκολία εξαγωγής, επεξεργασίας και χρήσης του. Αλλά τι είναι αυτός; Ποιος είναι ο χημικός τύπος του άνθρακα;
Στην πραγματικότητα, αυτή η ερώτηση δεν είναι απολύτως σωστή. Ο άνθρακας δεν είναι ουσία, είναι μείγμα διαφόρων ουσιών. Υπάρχουν πολλά από αυτά, επομένως είναι αδύνατο να προσδιοριστεί πλήρως η σύνθεση του άνθρακα. Επομένως, κάτω από τον χημικό τύπο του άνθρακα σε αυτό το άρθρο, θα εννοούμε μάλλον τη στοιχειακή του σύνθεση και ορισμένα άλλα χαρακτηριστικά.
Αλλά τι μπορούμε να μάθουμε για την κατάσταση αυτής της ουσίας; Ο άνθρακας σχηματίζεται από τα υπολείμματα των φυτών για πολλά χρόνια λόγω της έκθεσης σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Και δεδομένου ότι τα φυτά είναι οργανικής φύσης, οι οργανικές ουσίες θα κυριαρχούν στη σύνθεση του άνθρακα.
Ανάλογα με την ηλικία και τις άλλες συνθήκες προέλευσης του άνθρακα, χωρίζεται σε διάφορους τύπους. Κάθε είδος διακρίνεται από τη στοιχειακή του σύνθεση, την παρουσίαακαθαρσίες και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά.
Καφέ άνθρακα
Είναι ο νεότερος τύπος άνθρακα. Έχει ακόμη και φυτική ξυλώδη δομή. Σχηματίζεται απευθείας από τύρφη σε βάθος περίπου 1 χιλιομέτρου.
Αυτό το είδος άνθρακα περιέχει αρκετά μεγάλη ποσότητα υγρασίας: από 20 έως 40%. Όταν εκτίθεται στον αέρα, εξατμίζεται και ο άνθρακας θρυμματίζεται σε σκόνη. Στη συνέχεια, θα μιλήσουμε για τη χημική σύσταση του συγκεκριμένου ξηρού υπολείμματος. Η ποσότητα των ανόργανων ακαθαρσιών στον καφέ άνθρακα είναι επίσης υψηλή και ανέρχεται σε 20-45%. Αυτές οι ακαθαρσίες είναι το διοξείδιο του πυριτίου, τα οξείδια του αλουμινίου, του ασβεστίου και του σιδήρου. Μπορεί επίσης να περιέχει οξείδια μετάλλων αλκαλίων.
Υπάρχουν πολλές πτητικές οργανικές και ανόργανες ουσίες σε αυτόν τον άνθρακα. Μπορούν να είναι έως και το ήμισυ της μάζας αυτού του τύπου άνθρακα. Η στοιχειακή σύνθεση μείον ανόργανες και πτητικές ουσίες είναι η εξής:
- Άνθρακας 50-75%.
- Οξυγόνο 26-37%.
- Υδρογόνο 3-5%.
- Άζωτο 0-2%.
- Θείο 0,5-3%.
Άνθρακας
Σύμφωνα με τον χρόνο σχηματισμού, αυτός ο τύπος άνθρακα ακολουθεί το καφέ. Έχει μαύρο ή γκρι-μαύρο χρώμα, καθώς και ρητινώδη, μερικές φορές μεταλλική γυαλάδα.
Η υγρασία του άνθρακα είναι πολύ μικρότερη από τον καφέ: μόνο 1-12%. Η περιεκτικότητα του άνθρακα σε πτητικές ουσίες ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τον τόπο εξαγωγής. Μπορεί να είναι ελάχιστο (από 2%), αλλά μπορεί επίσης να φτάσει σε τιμές παρόμοιες με τον καφέ άνθρακα (έως 48%). Η στοιχειώδης σύνθεση είναι η εξής:
- Άνθρακας 75-92%.
- Hydrogen 2, 5-5, 7%.
- Οξυγόνο 1, 5-15%.
- Άζωτο έως 2,7%.
- Θείο 0-4%.
Από εδώ μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο χημικός τύπος του λιθάνθρακα αποτελείται από περισσότερο άνθρακα από τον καφέ άνθρακα. Αυτό καθιστά αυτόν τον τύπο άνθρακα καλύτερης ποιότητας καύσιμο.
Ανθράκι
Ο ανθρακίτης είναι η παλαιότερη μορφή απολιθωμένου άνθρακα. Είναι σκούρο μαύρο χρώμα και έχει μια χαρακτηριστική μεταλλική γυαλάδα. Αυτός είναι ο καλύτερος άνθρακας όσον αφορά την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνει όταν καίγεται.
Η ποσότητα υγρασίας και πτητικών ουσιών σε αυτό είναι πολύ μικρή. Περίπου 5-7% για κάθε δείκτη. Και η στοιχειακή σύνθεση χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα:
- Άνθρακας πάνω από 90%.
- Υδρογόνο 1-3%.
- Οξυγόνο 1-1, 5%.
- Άζωτο 1-1, 5%.
- Θείο έως 0,8%.
Περισσότερος άνθρακας περιέχεται μόνο στον γραφίτη, ο οποίος είναι ένα περαιτέρω στάδιο της ενανθράκωσης του ανθρακίτη.
κάρβουνο
Αυτός ο τύπος άνθρακα δεν είναι απολίθωμα, επομένως έχει κάποιες ιδιαιτερότητες στη σύνθεσή του. Παράγεται με θέρμανση ξηρού ξύλου σε θερμοκρασία 450-500 oC χωρίς αέρα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται πυρόλυση. Κατά τη διάρκεια αυτής, μια σειρά από ουσίες απελευθερώνονται από το ξύλο: μεθανόλη, ακετόνη, οξικό οξύ και άλλες, μετά τις οποίες μετατρέπεται σε άνθρακα. Παρεμπιπτόντως, η καύση του ξύλου είναι επίσης πυρόλυση, αλλά λόγω της παρουσίας οξυγόνου στον αέρα, τα απελευθερωμένα αέρια αναφλέγονται. Αυτό είναι που προκαλεί την ύπαρξηφλόγες όταν καίγονται.
Το ξύλο δεν είναι ομοιογενές, έχει πολλούς πόρους και τριχοειδή αγγεία. Μια παρόμοια δομή διατηρείται εν μέρει στον άνθρακα που λαμβάνεται από αυτό. Για το λόγο αυτό, έχει καλή ικανότητα προσρόφησης και χρησιμοποιείται μαζί με ενεργό άνθρακα.
Η περιεκτικότητα σε υγρασία αυτού του τύπου άνθρακα είναι πολύ χαμηλή (περίπου 3%), αλλά κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση απορροφά την υγρασία από τον αέρα και το ποσοστό του νερού αυξάνεται στο 7-15%. Η περιεκτικότητα σε ανόργανες ακαθαρσίες και πτητικές ουσίες ρυθμίζεται από GOST και δεν πρέπει να υπερβαίνει το 3% και το 20%, αντίστοιχα. Η στοιχειακή σύνθεση εξαρτάται από την τεχνολογία παραγωγής και μοιάζει περίπου με αυτό:
- Άνθρακας 80-92%.
- Οξυγόνο 5-15%.
- Υδρογόνο 4-5%.
- Άζωτο ~0%.
- Θείο ~0%.
Ο χημικός τύπος του ξυλάνθρακα δείχνει ότι από την άποψη της περιεκτικότητας σε άνθρακα είναι κοντά στην πέτρα, αλλά επιπλέον έχει μόνο μια μικρή ποσότητα στοιχείων που δεν χρειάζονται για καύση (θείο και άζωτο).
Ενεργός άνθρακας
Ο ενεργός άνθρακας είναι ένας τύπος άνθρακα με υψηλή ειδική επιφάνεια πόρων, γεγονός που τον καθιστά ακόμη πιο απορροφητικό από το ξύλο. Ως πρώτες ύλες για την παραγωγή του χρησιμοποιούνται κάρβουνο και κάρβουνο, καθώς και κελύφη καρύδας. Το αρχικό υλικό υποβάλλεται σε διαδικασία ενεργοποίησης. Η ουσία του είναι να ανοίγει φραγμένους πόρους με υψηλή θερμοκρασία, διαλύματα ηλεκτρολυτών ή υδρατμούς.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενεργοποίησης, αλλάζει μόνο η δομή της ουσίας, επομένως ο χημικός τύπος του ενεργού άνθρακαταυτόσημη με τη σύνθεση των πρώτων υλών από τις οποίες κατασκευάστηκε. Η περιεκτικότητα σε υγρασία του ενεργού άνθρακα εξαρτάται από την ειδική επιφάνεια των πόρων και είναι συνήθως μικρότερη από 12%.
