A szén az egyik legrégebbi ember által ismert tüzelőanyag. És még ma is vezető helyet foglal el a használat tekintetében. Ennek oka az elterjedtsége, a könnyű kitermelés, feldolgozás és felhasználás. De mi ő? Mi a szén kémiai képlete?
Valójában ez a kérdés nem teljesen helyes. A szén nem anyag, hanem különféle anyagok keveréke. Nagyon sok van belőlük, így lehetetlen teljesen meghatározni a szén összetételét. Ezért ebben a cikkben a szén kémiai képlete alatt inkább annak elemi összetételét és néhány egyéb jellemzőjét fogjuk érteni.
De mit tudhatunk meg ennek az anyagnak az állapotáról? A szén a növények maradványaiból sok éven keresztül képződik a magas hőmérséklet és nyomás hatására. És mivel a növények szerves természetűek, a szén összetételében a szerves anyagok lesznek túlsúlyban.
A szén korától és eredetének egyéb körülményeitől függően több típusra oszlik. Minden fajt elemi összetétele, jelenléte különböztet megszennyeződések és egyéb fontos jellemzők.
Barnaszén
A legfiatalabb szénfajta. Még növényi fás szerkezetű is. Közvetlenül tőzegből képződik körülbelül 1 kilométeres mélységben.
Ez a fajta szén meglehetősen nagy mennyiségű nedvességet tartalmaz: 20-40%. Levegőnek kitéve elpárolog, és a szén porrá morzsolódik. Ezután ennek a száraz maradéknak a kémiai összetételéről fogunk beszélni. A szervetlen szennyeződések mennyisége a barnaszénben is magas, 20-45%-ot tesz ki. Ezek a szennyeződések szilícium-dioxid, alumínium-oxidok, kalcium és vas. Alkálifém-oxidokat is tartalmazhat.
Ebben a szénben sok illékony szerves és szervetlen anyag található. Az ilyen típusú szén tömegének akár fele is lehet. Az elemi összetétel a szervetlen és illékony anyagok nélkül a következő:
- Szén 50-75%.
- Oxigén 26-37%.
- Hidrogén 3-5%.
- Nitrogén 0-2%.
- Kén 0,5-3%.
Szén
A képződés időpontja szerint ez a fajta szén a barna után következik. Fekete vagy szürke-fekete színű, valamint gyantás, néha fémes fényű.
A szén páratartalma sokkal kisebb, mint a barna: csak 1-12%. A szén illékonyanyag-tartalma a kitermelés helyétől függően nagyon változó. Lehet minimális (2%-tól), de elérheti a barnaszénhez hasonló értékeket is (akár 48%). Az elemi összetétel a következő:
- Szén 75-92%.
- Hidrogén 2, 5-5, 7%.
- Oxigén 1, 5-15%.
- Nitrogén akár 2,7%.
- Kén 0-4%.
Innen arra a következtetésre juthatunk, hogy a kőszén kémiai képlete több szénből áll, mint a barnaszén. Ez az ilyen típusú szén jobb minőségű tüzelőanyaggá teszi.
antracit
Az antracit a fosszilis szén legrégebbi formája. Sötétfekete színű és jellegzetes fémes fénye van. Ez a legjobb szén az égéskor felszabaduló hő mennyiségét tekintve.
A nedvesség és az illékony anyagok mennyisége nagyon kicsi. Körülbelül 5-7% minden mutatónál. Az elemi összetételt pedig rendkívül magas széntartalom jellemzi:
- 90% feletti szén-dioxid%.
- Hidrogén 1-3%.
- Oxigén 1-1, 5%.
- Nitrogén 1-1, 5%.
- Kén akár 0,8%.
Csak a grafitban van több szenet, ami az antracit koalizációjának egy további szakasza.
Szén
Ez a fajta szén nem kövület, ezért van néhány sajátossága az összetételében. Száraz fa 450-500 oC hőmérsékletre történő melegítésével állítják elő levegő nélkül. Ezt a folyamatot pirolízisnek nevezik. Ennek során számos anyag szabadul fel a fából: metanol, aceton, ecetsav és mások, amelyek után szénné alakul. Egyébként a fa elégetése is pirolízis, de a levegőben lévő oxigén jelenléte miatt a felszabaduló gázok meggyulladnak. Ez okozza a létezéstlángok égéskor.
A fa nem homogén, sok pórus és kapilláris van benne. A belőle nyert szénben részben hasonló szerkezet őrződik meg. Emiatt jó adszorpciós kapacitása van, és aktív szénnel együtt használják.
Az ilyen típusú szén nedvességtartalma nagyon alacsony (kb. 3%), de hosszú távú tárolás során nedvességet szív fel a levegőből, és a víz százaléka 7-15%-ra emelkedik. A szervetlen szennyeződések és az illékony anyagok tartalmát a GOST szabályozza, és nem haladhatja meg a 3% -ot és a 20% -ot. Az elemi összetétel a gyártási technológiától függ, és körülbelül így néz ki:
- Szén 80-92%.
- Oxigén 5-15%.
- Hidrogén 4-5%.
- Nitrogén ~0%.
- Kén ~0%.
A szén kémiai képlete azt mutatja, hogy széntartalmát tekintve közel áll a kőhöz, de emellett csak kis mennyiségű, az égéshez szükségtelen elem (kén és nitrogén) van benne.
Aktív szén
Az aktív szén egy olyan szénfajta, amelynek nagy fajlagos pórusfelülete van, így még jobban nedvszívó, mint a fa. Gyártásához faszenet és szenet, valamint kókuszdióhéjat használnak alapanyagként. A kiindulási anyagot aktiválási eljárásnak vetjük alá. Lényege, hogy az eltömődött pórusokat magas hőmérséklettel, elektrolitoldatokkal vagy vízgőzzel nyitja meg.
Az aktiválási folyamat során csak az anyag szerkezete változik meg, így az aktív szén kémiai képletemegegyezik az alapanyag összetételével, amelyből készült. Az aktív szén nedvességtartalma a pórusok fajlagos felületétől függ, és általában kevesebb, mint 12%.
