El carbó és un dels combustibles més antics coneguts per l'home. I encara avui ocupa una posició de lideratge pel que fa a l'ús. La raó d'això és la seva prevalença, facilitat d'extracció, processament i ús. Però què és ell? Quina és la fórmula química del carbó?
En realitat, aquesta pregunta no és del tot correcta. El carbó no és una substància, és una barreja de diverses substàncies. N'hi ha molts, de manera que és impossible determinar completament la composició del carbó. Per tant, sota la fórmula química del carbó d'aquest article, ens referirem més aviat a la seva composició elemental i algunes altres característiques.
Però què podem aprendre sobre l'estat d'aquesta substància? El carbó es forma a partir de les restes de plantes durant molts anys a causa de l'exposició a altes temperatures i pressió. I com que les plantes són de naturalesa orgànica, les substàncies orgàniques predominaran en la composició del carbó.
Depenent de l'edat i altres condicions de l'origen del carbó, es divideix en diversos tipus. Cada espècie es distingeix per la seva composició elemental, la presènciaimpureses i altres característiques importants.
Carbón
És el tipus de carbó més jove. Fins i tot té una estructura vegetal llenyosa. Format directament a partir de torba a una profunditat d'aproximadament 1 quilòmetre.
Aquest tipus de carbó conté una quantitat força gran d'humitat: del 20 al 40%. Quan s'exposa a l'aire, s'evapora i el carbó s'esmicola en pols. A continuació, parlarem de la composició química d'aquest residu sec en particular. La quantitat d'impureses inorgàniques en el carbó marró també és alta i ascendeix al 20-45%. Aquestes impureses són el diòxid de silici, òxids d'alumini, calci i ferro. També pot contenir òxids de metalls alcalins.
Hi ha moltes substàncies orgàniques i inorgàniques volàtils en aquest carbó. Poden ser fins a la meitat de la massa d'aquest tipus de carbó. La composició elemental menys les substàncies inorgàniques i volàtils és la següent:
- Carbon 50-75%.
- Oxigen 26-37%.
- Hidrogen 3-5%.
- Nitrogen 0-2%.
- Sofre 0,5-3%.
Carbó
Segons el moment de formació, aquest tipus de carbó ve després del marró. Té un color negre o gris-negre, així com una brillantor resinosa, de vegades metàl·lica.
La humitat del carbó és molt inferior a la marró: només 1-12%. El contingut de substàncies volàtils del carbó varia molt segons el lloc d'extracció. Pot ser mínim (a partir d'un 2%), però també pot arribar a valors similars a la lignita (fins a un 48%). La composició elemental és la següent:
- Carbon 75-92%.
- Hidrogen 2, 5-5, 7%.
- Oxigen 1, 5-15%.
- Nitrogen fins a un 2,7%.
- Sofre 0-4%.
A partir d'aquí podem concloure que la fórmula química del carbó dur consta de més carboni que el carbó marró. Això fa que aquest tipus de carbó sigui un combustible de millor qualitat.
Antracita
L'antracita és la forma més antiga de carbó fòssil. És de color negre fosc i té una brillantor metàl·lica característica. Aquest és el millor carbó pel que fa a la quantitat de calor que allibera quan es crema.
La quantitat d'humitat i de substàncies volàtils és molt petita. Al voltant del 5-7% per a cada indicador. I la composició elemental es caracteritza per un contingut de carboni extremadament alt:
- Carboni superior al 90%.
- Hidrogen 1-3%.
- Oxigen 1-1, 5%.
- Nitrogen 1-1, 5%.
- Sofre fins a un 0,8%.
El grafit només conté més carbó, que és una etapa més de la coalició de l'antracita.
Carbó vegetal
Aquest tipus de carbó no és fòssil, per la qual cosa té algunes peculiaritats en la seva composició. Es produeix escalfant fusta seca a una temperatura de 450-500 oC sense aire. Aquest procés s'anomena piròlisi. Durant ell, de la fusta s'alliberen diverses substàncies: metanol, acetona, àcid acètic i altres, després de les quals es converteix en carbó. Per cert, la combustió de la fusta també és piròlisi, però a causa de la presència d'oxigen a l'aire, els gasos alliberats s'encenen. Això és el que provoca l'existènciaflames en cremar.
La fusta no és homogènia, té molts porus i capil·lars. Una estructura similar es conserva en part en el carbó que se n'obté. Per aquest motiu, té una bona capacitat d'adsorció i s'utilitza juntament amb carbó actiu.
El contingut d'humitat d'aquest tipus de carbó és molt baix (al voltant del 3%), però durant l'emmagatzematge a llarg termini absorbeix la humitat de l'aire i el percentatge d'aigua s'eleva al 7-15%. El contingut d'impureses inorgàniques i substàncies volàtils està regulat per GOST i no ha de superar el 3% i el 20%, respectivament. La composició elemental depèn de la tecnologia de producció i aproximadament té aquest aspecte:
- Carbon 80-92%.
- Oxigen 5-15%.
- Hidrogen 4-5%.
- Nitrogen ~0%.
- Sofre ~0%.
La fórmula química del carbó vegetal mostra que pel que fa al contingut de carboni és proper a la pedra, però a més només té una petita quantitat d'elements innecessaris per a la combustió (sofre i nitrogen).
Carbó activat
El carbó activat és un tipus de carbó amb una gran superfície específica de porus, que el fa encara més absorbent que la fusta. El carbó vegetal i el carbó, així com les closques de coco s'utilitzen com a matèries primeres per a la seva producció. El material de partida està sotmès a un procés d'activació. La seva essència és obrir els porus obstruïts amb alta temperatura, solucions d'electròlits o vapor d'aigua.
Durant el procés d'activació, només canvia l'estructura de la substància, de manera que la fórmula química del carbó activatidèntica a la composició de les matèries primeres a partir de les quals es va elaborar. El contingut d'humitat del carbó activat depèn de la superfície específica dels porus i sol ser inferior al 12%.
