A szén különféle változataiban barnától feketéig terjedhet. Jó tüzelőanyag, ezért hőenergia elektromos energiává alakítására használják. A növényi tömeg felhalmozódása és a benne zajló fizikai és kémiai folyamatok eredményeként jön létre.
A szén különféle módosításai
A fapép mocsaras talajban való felhalmozódása tőzeg képződéséhez vezet, amely a szén előfutára. A tőzegképlet meglehetősen bonyolult, ráadásul az ilyen típusú szénre nincs specifikus sztöchiometrikus arány. A száraz tőzeg szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén- és kénatomokból áll.
Továbbá, a geológiai folyamatok lefolyásából adódó, magas hőmérsékletnek és nagy nyomásnak kitett tőzeg a következő szénmódosításokon megy keresztül:
- Barnaszén vagy lignit.
- Bitumen.
- Szén.
- antracit.
Ennek az átalakulási láncnak a végterméke a kemény grafit vagy grafitszerű szén, amelynek képlete tiszta szén C.
Szénfa
Körülbelül 300 millió évvel ezelőtt, a karbon időszakában bolygónk földjének nagy részét óriási páfrányerdők borították. Fokozatosan ezek az erdők kih altak, és a fa felhalmozódott a mocsaras talajban, amelyen nőttek. A nagy mennyiségű víz és szennyeződés akadályokat képezett az oxigén bejutása előtt, így az elh alt fa nem bomlott le.
Sokáig újonnan elh alt fa borította a régebbi rétegeket, melynek nyomása és hőmérséklete fokozatosan emelkedett. A kapcsolódó geológiai folyamatok végül szénlelőhelyek kialakulásához vezettek.
Szenesedési folyamat
A "karbonizáció" kifejezés a szén metamorf átalakulására utal, amely a farétegek vastagságának növekedésével, a tektonikus mozgásokkal és folyamatokkal, valamint a rétegek mélységétől függő hőmérséklet-emelkedéssel jár.
A nyomásnövekedés elsősorban a szén fizikai tulajdonságait változtatja meg, amelynek kémiai képlete változatlan marad. Különösen a sűrűsége, keménysége, optikai anizotrópiája és porozitása változik. A hőmérséklet emelkedése megváltoztatja a szén képletét a széntartalom növekedése, valamint az oxigén és a hidrogén csökkenése irányába. Ezek a kémiai folyamatok a szén tüzelőanyag-jellemzőinek növekedéséhez vezetnek.
Szén
A szén ezen módosítása nagyon gazdag szénben, ami magas hőátbocsátási tényezőhöz vezet, és az energiaiparban fő tüzelőanyagként történő felhasználásához vezet.
A szén képlete a következőkből állbitumenes anyagok, amelyek desztillációja lehetővé teszi az aromás szénhidrogének és a kohászati eljárásokban széles körben alkalmazott koksz néven ismert anyag kinyerését. A bitumenes vegyületek mellett a szénben sok a kén. Ez az elem a széntüzelésből származó levegőszennyezés fő forrása.
A szén fekete és lassan ég, sárga lángot hozva létre. A barnaszénnel ellentétben fűtőértéke magasabb, és 30-36 MJ/kg.
A szén képlete összetett összetételű, és számos szén-, oxigén- és hidrogénvegyületet, valamint nitrogént és ként tartalmaz. A kémiai vegyületek ilyen sokfélesége volt a kezdete a vegyipar egy egész irányának, a karbokémiának a fejlődésének.
Jelenleg a kőszenet szinte felváltotta a földgáz és az olaj, de két fontos felhasználási terület továbbra is létezik:
- fő tüzelőanyag a hőerőművekben;
- kokszforrás, amelyet kőszén oxigénmentes elégetésével nyernek zárt kohókban.
