Hiilen eri muunnelmissaan väri voi olla ruskeasta mustaan. Se on hyvä polttoaine, joten sitä käytetään lämpöenergian muuntamiseen sähköenergiaksi. Se muodostuu kasvimassan kertymisen ja siinä tapahtuvien fysikaalisten ja kemiallisten prosessien seurauksena.
Erilaisia hiilen muunnelmia
Puumassan kertyminen soiseen maaperään johtaa turpeen muodostumiseen, joka on hiilen esiaste. Turpeen kaava on melko monimutkainen, lisäksi tälle kivihiilelle ei ole olemassa erityistä stoikiometristä suhdetta. Kuiva turve koostuu hiili-, vety-, happi-, typpi- ja rikkiatomeista.
Lisäksi turpeeseen, joka altistuu pitkään korkeille lämpötiloille ja korkeille paineille, jotka johtuvat geologisten prosessien kulusta, tapahtuu useita seuraavia hiilen muunnelmia:
- Ruskohiili tai ruskohiili.
- Bitumi.
- Hiili.
- Antrasiitti.
Tämän muutosketjun lopputuote on kova grafiitti tai grafiitin k altainen kivihiili, jonka kaava on puhdas hiili C.
hiilipuu
Noin 300 miljoonaa vuotta sitten, hiilikauden aikana, suurin osa planeettamme maasta oli jättimäisten saniaisten peitossa. Vähitellen nämä metsät kuolivat, ja puu kerääntyi soiseen maaperään, jolla ne kasvoivat. Suuri määrä vettä ja likaa loi esteitä hapen tunkeutumiselle, joten kuollut puu ei hajonnut.
Pitkän aikaa juuri kuollut puu peitti vanhemmat kerrokset, joiden paine ja lämpötila nousivat vähitellen. Siihen liittyvät geologiset prosessit johtivat lopulta hiiliesiintymien muodostumiseen.
Hiiltymisprosessi
Termi "hiiletys" viittaa hiilen metamorfiseen muuttumiseen, joka liittyy puukerrosten paksuuden lisääntymiseen, tektonisiin liikkeisiin ja prosesseihin sekä lämpötilan nousuun kerrosten syvyydestä riippuen.
Paineen nousu muuttaa ensisijaisesti hiilen fysikaalisia ominaisuuksia, joiden kemiallinen kaava pysyy muuttumattomana. Erityisesti sen tiheys, kovuus, optinen anisotropia ja huokoisuus muuttuvat. Lämpötilan nousu muuttaa hiilen kaavaa kohti hiilipitoisuuden kasvua ja hapen ja vedyn vähenemistä. Nämä kemialliset prosessit johtavat hiilen polttoaineominaisuuksien paranemiseen.
Hiili
Tässä hiilen muunnelmassa on erittäin paljon hiiltä, mikä johtaa korkeaan lämmönsiirtokertoimeen ja johtaa sen käyttöön energiateollisuudessa pääpolttoaineena.
Hiilen kaava koostuubitumipitoiset aineet, joista tislaamalla voidaan uuttaa aromaattisia hiilivetyjä ja koksiksi tunnettua ainetta, jota käytetään laajasti metallurgian prosesseissa. Bitumisien yhdisteiden lisäksi kivihiilessä on paljon rikkiä. Tämä alkuaine on pääasiallinen hiilen polton aiheuttaman ilmansaasteen lähde.
Hiili on mustaa ja palaa hitaasti luoden keltaisen liekin. Toisin kuin ruskohiilen, sen lämpöarvo on korkeampi ja on 30-36 MJ/kg.
Hiilen kaava on monimutkainen koostumus ja sisältää monia hiilen, hapen ja vedyn yhdisteitä sekä typpeä ja rikkiä. Tällainen kemiallisten yhdisteiden moninaisuus oli alku koko kemianteollisuuden suunnan - karbokemian - kehitykselle.
Tällä hetkellä kivihiili on melkein korvattu maakaasulla ja öljyllä, mutta kaksi tärkeää käyttötarkoitusta on edelleen olemassa:
- lämpövoimalaitosten pääpolttoaine;
- koksin lähde, joka saadaan polttamalla kivihiiltä hapettomasti suljetuissa masuuneissa.
