מיכאילו לומונוסוב, המדען הרוסי המפורסם של המאה ה-18, באותם זמנים עתיקים נתן הגדרה כיצד מינרל זה צמח בטבע. כלומר: משרידי צמחים, כמו כבול, נוצר גם פחם. השכלתו, לפי לומונוסוב, נבעה מכמה גורמים. ראשית, שרידי הצמחייה התפרקו ללא השתתפות של "אוויר חופשי" (כלומר ללא גישה חופשית של חמצן). שנית, היה משטר טמפרטורות גבוה למדי. ושלישית, "נטל הגג", כלומר הלחץ המוגבר של הסלע, מילא את תפקידו. זה קרה בימי קדם, כשהאנושות עדיין לא הייתה קיימת על כדור הארץ.
מקרים של ימים עברו
בכל מקרה, ההיסטוריה של היווצרות הפחם היא עניינם של כאלהימים רחוקים, שמדענים מודרניים יכולים רק להעלות ניחושים והנחות, להסביר את התהליך. אבל היום זה נחקר בצורה מדויקת למדי. והמנגנונים של מראה הפחם (היווצרותו מחומרי גלם ראשוניים) ידועים למדע.
מכבול
פסולת של צמחים גבוהים הופכים בהדרגה למסות כבול, המצטברות באזורי ביצות וצומחות בצמחים אחרים, שוקעת בהדרגה למעמקים. בהיותם בעומק, אדמות הכבול משנות כל הזמן את ההרכב הכימי שלהן (תרכובות מורכבות יותר הופכות לפשוטות יותר, מתפרקות). חלקם מומסים במים ונשטפים החוצה, וחלקם עוברים למצב גזי. כך נוצרים מתאן ופחמן דו חמצני בביצות, ומעניקים ריח אופייני של אוויר במקומות השוממים הללו. תפקיד חשוב בתהליך זה מבוצע על ידי פטריות וחיידקים, התורמים להמשך הפירוק של רקמת הצמחים המתים.
Carbons
לאורך זמן, בתהליך של שינויים מתמשכים, תרכובות הפחמימנים היציבות ביותר מצטברות באדמות הכבול. ומכיוון שכל הרוויה הזו של המוני כבול בפחמימנים מתבצעת כמעט ללא גישה לחמצן, הפחמן אינו הופך לגז ואינו מתאדה. יש בידוד מגישה לאוויר ורוויה בו-זמנית עם לחץ גובר: פחם נוצר מכבול. היווצרותו נמשכת מאות אלפי שנים, תהליך זה אינו מהיר כל כך! לדברי מדענים, רוב הרזרבות הנוכחיות ותפרי הפחם מקורם בפליאוזואיקון, כלומר, לפני יותר מ-300 מיליון שנה.
זה מעניין: מהם סוגי הפחם?
- המשוחרר והצעיר ביותר מכל המינים הוא ליגניט (שפירושו "עצי"). שרידי המוני צמחים ועץ עדיין נראים בו. בעיקרון, ליגניט הוא כבול עצי.
- פחם חום נוצר בתפרים עם פירוק חזק יותר של שאריות צמחים. הוא שוכן, ככלל, בעומק של קילומטר אחד. עדיין יש בו הרבה נוזלים (יותר מ-40%). הוא נשרף די טוב, אבל מייצר מעט חום.
- במקומות רבים בעולם, פחם נמצא בעומקים של עד שלושה קילומטרים. היווצרותו ממאובן חום מתרחשת רק בתנאים מסוימים: כאשר השכבות יורדות לאופקים עמוקים יותר ומתבצע תהליך בניית ההרים. שם, בלחץ גבוה וללא גישה לחמצן, מסתיים תהליך המעבר משבריר אחד למשנהו. פחם כזה מכיל יותר מ-75% פחמן, נשרף טוב יותר ונותן יותר חום.
- אנטרציט - פחם מגזעים עתיקים יותר. הוא שוכן בעומק של עד חמישה קילומטרים. יש לו אפילו יותר פחמן ואפילו פחות לחות (כמעט אין בכלל). הוא לא מתלקח היטב, אבל העברת החום היא הגבוהה ביותר מכל הסוגים. באנתרציט, שרידי הצמחים מהם הוא מקור כמעט בלתי ניתנים לזיהוי. פחם כזה נחשב למבטיח ביותר בכרייה לתעשייה.
אבל זה לא הכל
הטבע קבע את האנתרציט הזה, כשלעצמו הפחם הצפוף ביותר עםתכולת הפחמן הגבוהה ביותר (95 אחוזים או יותר) אינה השלב הסופי של טרנספורמציות המתרחשות עם שאריות צמחים בסביבה. שונגיט הוא חומר שנוצר מפחם בתנאים קשים עוד יותר. גרפיט מתרחש בטמפרטורות גבוהות מאותו חומר. ואם מוסיפים לחץ סופר-גבוה, אז נוצר יהלום, החומר העמיד ביותר שיש לו ערך תעשייתי וגם אמנותי עבור כל האנושות.
אבל צריך לזכור: למרבה הפלא, כל החומרים השונים לכאורה האלה - מצמחים ועד יהלומים - מורכבים מחומר פחמן, רק עם מבנה שונה ברמה המולקולרית!
חינוך וחשיבות פחם קשה
אי אפשר להפריז בחשיבותו של הפחם לפיתוח התעשייה ובכלל לכל התרבות האנושית על פני כדור הארץ. והיקפו רחב מאוד. שלא לדבר על העובדה שפחם הוא דלק מצוין המשמש לחימום בתים, לחימום תנורים בתעשייה, לייצור חשמל, הרבה חומרים שדרושים לאנשים מופקים גם מפחם. גופרית ונדיום, אבץ ועופרת, גרמניום - כל זה נותן לאנושות את המינרל הזה.
פחם משמש להתכת מתכת, פלדה, ברזל יצוק. מוצרי בעירת פחם - בייצור של כמה חומרי בניין. במהלך העיבוד המיוחד של המאובן מתקבל ממנו בנזן, המשמש לייצור לכות וממיסים, כגון חומר בנייה כמו לינוליאום. מנוזלים על ידי טכנולוגיות מיוחדותפחם יוצא דלק נוזלי למכונות. פחם הוא חומר הגלם לייצור גרפיט ויהלומים תעשייתיים, ובסך הכל מיוצרים יותר מארבע מאות מוצרים לתעשייה ולמגזר השירותים על בסיס החומר הטבעי הזה.
מדע בבית הספר: היווצרות פחם
לילדים, במעבר הנושא הרלוונטי בכיתות הביניים, מומלץ לדבר בצורה נגישה על היווצרות הפחם בטבע. נא לציין כמה זמן אורך תהליך זה. בתיאור היווצרות הפחם בקצרה, עליך להתמקד במשמעות שלו לפיתוח התעשייה והקידמה בתנאים מודרניים והיסטוריים, לגבש תוכנית למסר שהתלמידים יעשו בעצמם.
