Michajło Łomonosow, słynny rosyjski naukowiec z XVIII wieku, już w tamtych czasach podał definicję powstawania tego minerału w naturze. Mianowicie: z szczątków roślin, podobnie jak torf, powstał również węgiel. Jego wykształcenie, według Łomonosowa, było spowodowane kilkoma czynnikami. Po pierwsze, resztki roślinności rozkładały się bez udziału „wolnego powietrza” (czyli bez swobodnego dostępu tlenu). Po drugie, istniał dość wysoki reżim temperaturowy. I po trzecie, swoją rolę odegrało „ciężar dachu”, czyli zwiększone ciśnienie skały. Stało się to w czasach starożytnych, kiedy ludzkość jeszcze nie istniała na planecie Ziemia.
Przypadki minionych dni
W każdym razie historia powstawania węgla jest biznesem takichodległych dni, że współcześni naukowcy mogą jedynie domysły i przypuszczenia, wyjaśniając proces. Ale dzisiaj został zbadany dość dokładnie. A mechanizmy powstawania węgla (jego powstawania z surowców wstępnych) są znane nauce.
Z torfu
Odpady roślin wyższych stopniowo zamieniają się w masy torfowe, które gromadzą się na terenach bagiennych i zarastają innymi roślinami, stopniowo zapadając się w głąb. Będąc na głębokości, torfowiska nieustannie zmieniają swój skład chemiczny (bardziej złożone związki zamieniają się w prostsze, rozpadają się). Część z nich rozpuszcza się w wodzie i wypłukuje, a część przechodzi w stan gazowy. W ten sposób na bagnach powstaje metan i dwutlenek węgla, które dają charakterystyczny zapach powietrza w tych opustoszałych miejscach. Ważną funkcję w tym procesie pełnią grzyby i bakterie, które przyczyniają się do dalszego rozkładu tkanki obumarłych roślin.
Węgle
Z biegiem czasu, w procesie ciągłych modyfikacji, najbardziej stabilne związki węglowodorowe gromadzą się na torfowiskach. A ponieważ całe to nasycanie mas torfowych węglowodorami odbywa się praktycznie bez dostępu do tlenu, węgiel nie zamienia się w gaz i nie odparowuje. Występuje izolacja od dostępu powietrza i jednoczesne nasycenie wraz ze wzrostem ciśnienia: węgiel powstaje z torfu. Jego powstawanie trwa setki tysiącleci, proces ten nie jest tak szybki! Według naukowców większość obecnych zasobów i pokładów węgla pochodzi z:Paleozoik, czyli ponad 300 milionów lat temu.
Ciekawe: jakie są rodzaje węgla?
- Najluźniejszym i najmłodszym ze wszystkich gatunków jest węgiel brunatny (co oznacza "drzewny"). Wciąż widoczne są w nim pozostałości mas roślinnych i drewna. Zasadniczo węgiel brunatny to drzewny torf.
- Węgiel brunatny powstaje w pokładach z silniejszym rozkładem resztek roślinnych. Z reguły leży na głębokości jednego kilometra. Wciąż jest w nim dużo płynu (ponad 40%). Spala się dość dobrze, ale wytwarza mało ciepła.
- W wielu częściach świata węgiel znajduje się na głębokości do trzech kilometrów. Jej formowanie z brązowej skamieniałości następuje tylko w określonych warunkach: kiedy warstwy schodzą w głębsze poziomy i następuje proces budowania gór. Tam, pod wysokim ciśnieniem i bez dostępu tlenu, proces przejścia z jednej frakcji na drugą jest zakończony. Taki węgiel zawiera ponad 75% węgla, spala się lepiej i daje więcej ciepła.
- Antracyt - węgiel bardziej starożytnych ras. Leży na głębokości do pięciu kilometrów. Ma jeszcze więcej węgla i jeszcze mniej wilgoci (prawie wcale). Nie zapala się dobrze, ale transfer ciepła jest najwyższy ze wszystkich typów. W kolorze antracytu szczątki roślin, z których pochodzi, są praktycznie niewykrywalne. Taki węgiel uważany jest za najbardziej perspektywiczny w górnictwie dla przemysłu.
Ale to nie wszystko
Natura zarządziła ten antracyt, sam w sobie najgęstszy węgiel znajwyższa zawartość węgla (95 proc. i więcej) nie jest ostatnim etapem przemian zachodzących z pozostałościami roślinnymi w środowisku. Szungit to substancja powstająca z węgla w jeszcze trudniejszych warunkach. Grafit występuje w wysokich temperaturach z tego samego materiału. A jeśli dodasz superwysokie ciśnienie, powstaje diament, najtrwalsza substancja, która ma zarówno wartość przemysłową, jak i artystyczną dla całej ludzkości.
Ale należy pamiętać: co dziwne, wszystkie te pozornie różne substancje - od roślin po diamenty - składają się z materii węglowej, tylko o innej strukturze na poziomie molekularnym!
Edukacja i znaczenie węgla kamiennego
Nie sposób przecenić znaczenia węgla dla rozwoju przemysłu i ogólnie dla całej kultury ludzkiej na Ziemi. A jego zakres jest bardzo szeroki. Nie mówiąc już o tym, że węgiel jest doskonałym paliwem używanym do ogrzewania domów, ogrzewania pieców w przemyśle, wytwarzania energii elektrycznej, z węgla wydobywa się również wiele potrzebnych ludziom substancji. Siarka i wanad, cynk i ołów, german - to wszystko daje ludzkości ten minerał.
Węgiel jest używany do topienia metalu, stali, żeliwa. Produkty spalania węgla – w produkcji niektórych materiałów budowlanych. Podczas specjalnej obróbki kopaliny uzyskuje się z niej benzen, który jest wykorzystywany do produkcji lakierów i rozpuszczalników, takich jak materiał budowlany, jakim jest linoleum. Ze skroplonych specjalnymi technologiamiwęgiel wychodzi płynne paliwo do maszyn. Węgiel jest surowcem do produkcji diamentów grafitowych i przemysłowych, a łącznie na bazie tego naturalnego surowca wytwarzanych jest ponad czterysta produktów dla przemysłu i sektora usług.
Nauka w szkole: formacja węgla
Dla dzieci, przy przekazywaniu odpowiedniego tematu w klasach średnich, zaleca się porozmawianie w przystępnej formie o powstawaniu węgla w przyrodzie. Podaj, jak długo trwa ten proces. Opisując pokrótce powstawanie węgla, należy skupić się na jego znaczeniu dla rozwoju przemysłu i postępu w warunkach współczesnych i historycznych, opracować plan przekazu, który uczniowie wykonają samodzielnie.
