Mihajlo Lomonoszov, a 18. század híres orosz tudósa még az ókorban meghatározta, hogyan keletkezett ez az ásvány a természetben. Nevezetesen: a növények maradványaiból, mint a tőzeg, a szén is származott. Iskolája Lomonoszov szerint több tényezőnek köszönhető. Először is, a növényzet maradványai a "szabad levegő" (vagyis az oxigén szabad hozzáférése) nélkül bomlottak le. Másodszor, meglehetősen magas hőmérsékleti rendszer volt. Harmadszor pedig a „tető terhe”, vagyis a szikla fokozott nyomása játszotta a szerepét. Ez az ókorban történt, amikor az emberiség még nem létezett a Földön.
A letűnt napok esetei
A szén keletkezésének története mindenesetre az ilyenek dolgatávoli napok, hogy a modern tudósok csak sejtéseket és feltételezéseket tehetnek, megmagyarázva a folyamatot. De ma már elég pontosan tanulmányozták. A szén megjelenésének (előzetes nyersanyagokból való képződésének) mechanizmusai pedig ismertek a tudomány számára.
Tőzegből
A magasabb rendű növények hulladékai fokozatosan tőzegtömegekké alakulnak, amelyek a mocsaras területeken felhalmozódnak, és más növényekkel benőve fokozatosan a mélybe süllyednek. Mélységben a tőzeglápok folyamatosan változtatják kémiai összetételüket (a bonyolultabb vegyületek egyszerűbbé válnak, felbomlanak). Egy részük vízben feloldódik és kimosódik, egy részük pedig gáz halmazállapotúvá válik. A mocsarakban így keletkezik metán és szén-dioxid, amelyek jellegzetes levegőszagot adnak ezeken az elhagyatott helyeken. Ebben a folyamatban fontos szerepet töltenek be a gombák és baktériumok, amelyek hozzájárulnak az elh alt növények szövetének további lebomlásához.
Carbons
Idővel, a folyamatban lévő módosítások során a legstabilabb szénhidrogén vegyületek halmozódnak fel a tőzeglápokban. És mivel a tőzegtömegek szénhidrogénekkel való telítettsége gyakorlatilag oxigénhez való hozzáférés nélkül történik, a szén nem válik gázzá és nem párolog el. Elszigetelődik a levegő hozzáférésétől, és egyidejűleg telítődik a nyomás növekedésével: a tőzegből szén képződik. Kialakulása több száz évezredig tart, ez a folyamat nem olyan gyors! A tudósok szerint a jelenlegi készletek és széntelepek nagy része ben keletkezettPaleozoikum, azaz több mint 300 millió évvel ezelőtt.
Érdekes: melyek a szénfajták?
- Az összes faj közül a leglazább és legfiatalabb a lignit (ami azt jelenti, hogy "fás"). A növénytömegek és a fa maradványai még mindig láthatók benne. A lignit alapvetően fás tőzeg.
- A barnaszén varratokban képződik, a növényi maradványok erősebb lebomlásával. Általában egy kilométer mélységben fekszik. Még mindig sok folyadék van benne (több mint 40%). Elég jól ég, de kevés hőt termel.
- A világ számos részén a szén akár három kilométeres mélységben is megtalálható. Barna kövületből való kialakulása csak bizonyos feltételek mellett történik: amikor a rétegek mélyebb horizontokba ereszkednek, és megtörténik a hegyépítés folyamata. Ott, nagy nyomáson és oxigénhez való hozzáférés nélkül, az egyik frakcióból a másikba való átmenet folyamata befejeződik. Az ilyen szén több mint 75% szenet tartalmaz, jobban ég és több hőt ad.
- Anthracit – ősibb fajták szén. Legfeljebb öt kilométeres mélységben fekszik. Még több szén és még kevesebb nedvesség van benne (szinte nincs). Nem gyullad jól, de a hőátadás a legmagasabb az összes típus közül. Az antracitban azoknak a növényeknek a maradványai, amelyekből származott, gyakorlatilag nem mutathatók ki. Az ilyen szén a legígéretesebb ipari bányászatban.
De ez még nem minden
A természet elrendelte, hogy az antracit, önmagában a legsűrűbb széna legmagasabb széntartalom (95 százalék vagy több) nem az utolsó szakasza a környezetben lévő növényi maradványokkal fellépő átalakulásoknak. A sungit olyan anyag, amely még súlyosabb körülmények között képződik szénből. A grafit magas hőmérsékleten ugyanabból az anyagból keletkezik. És ha szupermagas nyomást adunk hozzá, akkor egy gyémánt keletkezik, a legtartósabb anyag, amely ipari és művészi értékkel is bír az egész emberiség számára.
De nem szabad elfelejteni: furcsa módon mindezek a látszólag különböző anyagok - a növényektől a gyémántokig - szénből állnak, csak molekuláris szinten eltérő szerkezettel!
A kőszén oktatása és jelentősége
Lehetetlen túlbecsülni a szén jelentőségét az ipar fejlődése és általában a Föld összes emberi kultúrája szempontjából. A hatóköre pedig igen széles. Arról nem is beszélve, hogy a szén kiváló tüzelőanyag az otthonok fűtésére, az iparban kemencék fűtésére, áramtermelésre, a szénből is rengeteg embernek szükséges anyagot nyernek ki. Kén és vanádium, cink és ólom, germánium – mindez adja az emberiségnek ezt az ásványt.
A szenet fém, acél és öntöttvas olvasztására használják. Szén égéstermékei - egyes építőanyagok gyártása során. A kövület speciális feldolgozása során benzolt nyernek belőle, amelyet lakkok és oldószerek, például építőanyag, például linóleum előállításához használnak fel. Speciális technológiákkal cseppfolyósítottbólszén jön ki folyékony üzemanyag a gépek számára. A szén a grafit és az ipari gyémántok előállításának alapanyaga, összesen több mint négyszáz ipari és szolgáltatói termék készül ebből a természetes anyagból.
Tudomány az iskolában: szénképződés
Gyermekek számára a megfelelő témakör középosztálybeli átadása során ajánlott hozzáférhető formában beszélni a szén természetben történő képződéséről. Kérjük, adja meg, mennyi ideig tart ez a folyamat. Röviden leírva a szén képződését, az ipar fejlődésében és a fejlődésben játszott jelentőségére kell összpontosítania modern és történelmi körülmények között, és egy tervet kell készítenie egy üzenetre, amelyet a diákok önállóan fognak megtenni.
