Көмір – адамға белгілі отынның ең көне түрлерінің бірі. Тіпті бүгінгі күні ол қолдану жағынан жетекші орын алады. Мұның себебі - оның таралуы, алу, өңдеу және пайдаланудың қарапайымдылығы. Бірақ ол кім? Көмірдің химиялық формуласы қандай?
Шын мәнінде бұл сұрақ мүлде дұрыс емес. Көмір зат емес, ол әртүрлі заттардың қоспасы. Олардың саны өте көп, сондықтан көмірдің құрамын толық анықтау мүмкін емес. Сондықтан, осы мақалада көмірдің химиялық формуласы бойынша біз оның элементтік құрамын және кейбір басқа да ерекшеліктерін айтамыз.
Бірақ бұл заттың күйі туралы не білуге болады? Көмір көптеген жылдар бойы жоғары температура мен қысымның әсерінен өсімдіктердің қалдықтарынан түзіледі. Ал өсімдіктер табиғатта органикалық болғандықтан, көмірдің құрамында органикалық заттар басым болады.
Көмірдің жасына және басқа да шығу жағдайларына байланысты бірнеше түрге бөлінеді. Әрбір түр өзінің элементтік құрамымен, болуымен ерекшеленедіқоспалар және басқа маңызды сипаттамалар.
Қоңыр көмір
Көмірдің ең жас түрі. Оның тіпті өсімдік тектес ағаш құрылымы бар. Шамамен 1 километр тереңдікте шымтезектен түзілген.
Көмірдің бұл түрі ылғалдың едәуір көп мөлшерін қамтиды: 20-дан 40% дейін. Ауа әсер еткенде буланып, көмір ыдырап, ұнтаққа айналады. Әрі қарай, біз осы нақты құрғақ қалдықтың химиялық құрамы туралы айтатын боламыз. Қоңыр көмірдегі бейорганикалық қоспалардың мөлшері де жоғары және 20-45% құрайды. Бұл қоспалар кремний диоксиді, алюминий, кальций және темір оксидтері. Құрамында сілтілі металл оксидтері де болуы мүмкін.
Бұл көмірде ұшқыш органикалық және бейорганикалық заттар өте көп. Олар көмірдің осы түрінің массасының жартысына дейін болуы мүмкін. Бейорганикалық және ұшқыш заттарсыз элементтік құрамы келесідей:
- Көміртек 50-75%.
- Оттегі 26-37%.
- Сутегі 3-5%.
- Азот 0-2%.
- Күкірт 0,5-3%.
Көмір
Түзілу уақыты бойынша бұл көмір түрі қоңырдан кейін келеді. Оның қара немесе сұр-қара түсі, сондай-ақ шайырлы, кейде металл жылтырлығы бар.
Көмірдің ылғалдылығы қоңырдан әлдеқайда аз: бар болғаны 1-12%. Көмірдегі ұшқыш заттардың мөлшері өндірілетін жерге байланысты айтарлықтай өзгереді. Ол минималды болуы мүмкін (2% -дан), бірақ сонымен қатар қоңыр көмірге ұқсас мәндерге жетуі мүмкін (48% дейін). Қарапайым құрам келесідей:
- Көміртек 75-92%.
- Сутегі 2, 5-5, 7%.
- Оттегі 1, 5-15%.
- Азот 2,7% дейін.
- Күкірт 0-4%.
Осыдан тас көмірдің химиялық формуласы қоңыр көмірге қарағанда көбірек көміртектен тұрады деген қорытынды жасауға болады. Бұл көмірдің бұл түрін сапалы отынға айналдырады.
Антрацит
Антрацит - қазбалы көмірдің ең көне түрі. Оның түсі қою қара және өзіне тән металл жылтырлығы бар. Бұл жанған кезде бөлетін жылу мөлшері бойынша ең жақсы көмір.
Ондағы ылғал мен ұшқыш заттардың мөлшері өте аз. Әрбір көрсеткіш үшін шамамен 5-7%. Ал элементарлы құрам өте жоғары көміртегімен сипатталады:
- Көміртек 90% жоғары.
- Сутегі 1-3%.
- Оттегі 1-1, 5%.
- Азот 1-1, 5%.
- Күкірт 0,8% дейін.
Көмір тек графиттің құрамында болады, бұл антрациттің көмірленуінің келесі кезеңі болып табылады.
Көмір
Көмірдің бұл түрі қазба емес, сондықтан оның құрамындағы өзіндік ерекшеліктері бар. Ол құрғақ ағашты ауасыз 450-500 oC температураға дейін қыздыру арқылы өндіріледі. Бұл процесс пиролиз деп аталады. Оның барысында ағаштан бірқатар заттар бөлінеді: метанол, ацетон, сірке қышқылы және басқалары, содан кейін ол көмірге айналады. Айтпақшы, ағаштың жануы да пиролиз болып табылады, бірақ ауада оттегінің болуына байланысты босатылған газдар тұтанады. Бұл болмысқа себепші боладыжанған кезде жалын.
Ағаш біртекті емес, оның тесіктері мен капиллярлары көп. Осыған ұқсас құрылым одан алынған көмірде ішінара сақталады. Осы себепті оның жақсы адсорбциялық қабілеті бар және белсендірілген көмірмен бірге қолданылады.
Көмірдің бұл түрінің ылғалдылығы өте төмен (шамамен 3%), бірақ ұзақ сақтау кезінде ауадан ылғалды сіңіреді және судың пайызы 7-15% дейін көтеріледі. Бейорганикалық қоспалар мен ұшқыш заттардың мөлшері ГОСТ-пен реттеледі және сәйкесінше 3% және 20% аспауы керек. Элементтік құрам өндіріс технологиясына байланысты және шамамен келесідей:
- Көміртек 80-92%.
- Оттегі 5-15%.
- Сутегі 4-5%.
- Азот ~0%.
- Күкірт ~0%.
Көмірдің химиялық формуласы көміртегі құрамы жағынан тасқа жақын екенін көрсетеді, бірақ оған қосымша жану үшін қажет емес элементтердің (күкірт пен азот) аз ғана мөлшері бар.
Активтендірілген көмір
Активтендірілген көмір - бұл ағаштан да сіңіргіш ететін жоғары арнайы кеуек беті бар көміртек түрі. Оны өндіру үшін шикізат ретінде көмір мен көмір, сондай-ақ кокос қабығы қолданылады. Бастапқы материал белсендіру процесіне ұшырайды. Оның мәні жоғары температурада, электролит ерітінділерімен немесе су буымен бітеліп қалған тесіктерді ашу болып табылады.
Активтену процесі кезінде тек заттың құрылымы өзгереді, сондықтан белсендірілген көмірдің химиялық формуласыол жасалған шикізаттың құрамымен бірдей. Белсендірілген көмірдің ылғалдылығы тесіктердің меншікті бетінің ауданына байланысты және әдетте 12%-дан аз болады.
