פחם הוא אחד מהדלקים העתיקים ביותר הידועים לאדם. וגם היום היא תופסת עמדה מובילה מבחינת שימוש. הסיבה לכך היא השכיחות שלו, קלות החילוץ, העיבוד והשימוש. אבל מה הוא? מהי הנוסחה הכימית של פחם?
למעשה, השאלה הזו לא לגמרי נכונה. פחם הוא לא חומר, הוא תערובת של חומרים שונים. יש הרבה מהם, כך שאי אפשר לקבוע לחלוטין את הרכב הפחם. לכן, לפי הנוסחה הכימית של פחם במאמר זה, נתכוון להרכב היסודות שלו ולכמה תכונות אחרות.
אבל מה אנחנו יכולים ללמוד על מצב החומר הזה? פחם נוצר משרידי צמחים במשך שנים רבות עקב חשיפה לטמפרטורה וללחץ גבוהים. ומכיוון שצמחים הם אורגניים בטבעם, חומרים אורגניים ישלטו בהרכב הפחם.
בהתאם לגיל ולתנאים אחרים של מקור הפחם, הוא מחולק למספר סוגים. כל מין נבדל בהרכב היסודי שלו, הנוכחותזיהומים ומאפיינים חשובים אחרים.
פחם חום
הוא סוג הפחם הצעיר ביותר. יש לו אפילו מבנה עצי צמחי. נוצר ישירות מכבול בעומק של כקילומטר אחד.
סוג זה של פחם מכיל כמות גדולה למדי של לחות: בין 20 ל-40%. כאשר הוא נחשף לאוויר הוא מתאדה, והפחם מתפורר לאבקה. לאחר מכן, נדבר על ההרכב הכימי של שארית יבשה מסוימת זו. גם כמות הזיהומים האנאורגניים בפחם החום גבוהה ומסתכמת ב-20-45%. זיהומים אלו הם דו תחמוצת הסיליקון, תחמוצות אלומיניום, סידן וברזל. הוא עשוי להכיל גם תחמוצות מתכות אלקליות.
יש הרבה חומרים אורגניים ואנא-אורגניים נדיפים בפחם הזה. הם יכולים להיות עד מחצית המסה של סוג זה של פחם. הרכב היסודות פחות חומרים אנאורגניים ונדיפים הוא כדלקמן:
- פחמן 50-75%.
- Oxygen 26-37%.
- מימן 3-5%.
- חנקן 0-2%.
- Sulfur 0.5-3%.
Coal
לפי זמן היווצרות, סוג זה של פחם בא אחרי החום. יש לו צבע שחור או אפור-שחור, כמו גם ברק שרף, לפעמים מתכתי.
הלחות של פחם היא הרבה פחות מאשר חום: רק 1-12%. תכולת החומרים הנדיפים בפחם משתנה מאוד בהתאם למקום המיצוי. זה יכול להיות מינימלי (מ-2%), אבל יכול גם להגיע לערכים דומים לפחם חום (עד 48%). ההרכב היסודי הוא כדלקמן:
- פחמן 75-92%.
- מימן 2, 5-5, 7%.
- Oxygen 1, 5-15%.
- חנקן עד 2.7%.
- סולפור 0-4%.
מכאן נוכל להסיק שהנוסחה הכימית של פחם קשה מורכבת מיותר פחמן מפחם חום. זה הופך את סוג הפחם הזה לדלק באיכות טובה יותר.
Anthracite
אנטרציט היא הצורה העתיקה ביותר של פחם מאובנים. צבעו שחור כהה ובעל ברק מתכתי אופייני. זהו הפחם הטוב ביותר מבחינת כמות החום שהוא משחרר כשהוא נשרף.
כמות הלחות והחומרים הנדיפים בו קטנה מאוד. בערך 5-7% לכל אינדיקטור. והרכב היסודות מאופיין בתכולת פחמן גבוהה במיוחד:
- פחמן מעל 90%.
- מימן 1-3%.
- חמצן 1-1, 5%.
- חנקן 1-1, 5%.
- גופרית עד 0.8%.
עוד פחם כלול רק בגרפיט, שהוא שלב נוסף של התלכדות של אנתרציט.
Charcoal
סוג זה של פחם אינו מאובן, ולכן יש לו כמה מוזרויות בהרכבו. הוא מיוצר על ידי חימום עצים יבשים לטמפרטורה של 450-500 oC ללא אוויר. תהליך זה נקרא פירוליזה. במהלכו משתחררים מהעץ מספר חומרים: מתנול, אצטון, חומצה אצטית ואחרים, ולאחר מכן הוא הופך לפחם. אגב, גם שריפת העץ היא פירוליזה, אבל בגלל נוכחות חמצן באוויר, הגזים המשתחררים נדלקים. זה מה שגורם לקיוםלהבות בעת שריפה.
עץ אינו הומוגני, יש לו הרבה נקבוביות ונימים. מבנה דומה נשמר בחלקו בפחם המתקבל ממנו. מסיבה זו, יש לו יכולת ספיחה טובה והוא משמש יחד עם פחם פעיל.
תכולת הלחות של פחם מסוג זה נמוכה מאוד (כ-3%), אך במהלך אחסון לטווח ארוך הוא סופג לחות מהאוויר ואחוז המים עולה ל-7-15%. התוכן של זיהומים אנאורגניים וחומרים נדיפים מוסדר על ידי GOSTs ולא יעלה על 3% ו -20%, בהתאמה. הרכב היסודות תלוי בטכנולוגיית הייצור, ונראה בערך כך:
- פחמן 80-92%.
- חמצן 5-15%.
- מימן 4-5%.
- חנקן ~0%.
- סולפור ~0%.
הנוסחה הכימית של פחם מראה שמבחינת תכולת הפחמן הוא קרוב לאבן, אך בנוסף יש בו רק כמות קטנה של יסודות מיותרים לבעירה (גופרית וחנקן).
פחמן פעיל
פחמן פעיל הוא סוג של פחמן עם שטח פנים ספציפי של נקבוביות גבוה, מה שהופך אותו לספוג אפילו יותר מעץ. פחם ופחם, כמו גם קליפות קוקוס משמשים כחומרי גלם לייצורו. חומר המוצא נתון לתהליך הפעלה. המהות שלו היא לפתוח נקבוביות סתומות עם טמפרטורה גבוהה, תמיסות אלקטרוליטים או אדי מים.
במהלך תהליך ההפעלה רק מבנה החומר משתנה ולכן הנוסחה הכימית של פחם פעילזהה להרכב חומרי הגלם מהם הוא עשוי. תכולת הלחות של פחם פעיל תלויה בשטח הפנים הספציפי של הנקבוביות והיא בדרך כלל פחות מ-12%.
