Mihailo Lomonosov, kuuluisa venäläinen 1700-luvun tiedemies, antoi muinaisina aikoina määritelmän siitä, kuinka tämä mineraali syntyi luonnossa. Nimittäin: kasvien jäännöksistä, kuten turpeesta, myös kivihiili syntyi. Hänen koulutuksensa Lomonosovin mukaan johtui useista tekijöistä. Ensinnäkin kasvillisuuden jäännökset hajosivat ilman "vapaan ilman" osallistumista (eli ilman hapen vapaata pääsyä). Toiseksi lämpötila oli melko korkea. Ja kolmanneksi "katon taakka", eli kiven lisääntynyt paine, näytteli roolinsa. Tämä tapahtui muinaisina aikoina, jolloin ihmiskuntaa ei vielä ollut maapallolla.
Tapauksia menneiltä päiviltä
Hiilen muodostumisen historia kuuluu joka tapauksessa sellaisillekaukaisia päiviä, jolloin nykyajan tiedemiehet voivat tehdä vain arvauksia ja oletuksia, jotka selittävät prosessin. Mutta nykyään sitä on tutkittu melko tarkasti. Ja hiilen esiintymismekanismit (sen muodostuminen alustavista raaka-aineista) ovat tieteen tiedossa.
Turpeesta
Korkeampien kasvien jätteet muuttuvat vähitellen turvemassoiksi, jotka kerääntyvät soisille alueille ja kasvavat umpeen muiden kasvien kanssa ja vajoavat vähitellen syvyyksiin. Syvyydessä suot muuttavat jatkuvasti kemiallista koostumustaan (monimutkaisemmat yhdisteet muuttuvat yksinkertaisemmiksi, hajoavat). Osa niistä liukenee veteen ja huuhtoutuu pois, ja osa siirtyy kaasumaiseen tilaan. Näin suoihin muodostuu metaania ja hiilidioksidia, jotka antavat näissä autioissa paikoissa ilmalle ominaisen tuoksun. Tärkeää tehtävää tässä prosessissa suorittavat sienet ja bakteerit, jotka edistävät kuolleiden kasvien kudoksen hajoamista.
hiilit
Ajan mittaan meneillään olevien muutosten yhteydessä stabiileimpia hiilivetyyhdisteitä kertyy turvemaihin. Ja koska kaikki tämä turvemassojen kyllästäminen hiilivedyillä tapahtuu käytännössä ilman happea, hiili ei muutu kaasuksi eikä haihdu. On eristystä ilman pääsystä ja samanaikaisesti kyllästyminen paineen kasvaessa: hiiltä muodostuu turpeesta. Sen muodostuminen kestää satoja vuosituhansia, tämä prosessi ei ole niin nopea! Tutkijoiden mukaan suurin osa nykyisistä varoista ja hiilisaumoista on peräisinPaleotsooinen eli yli 300 miljoonaa vuotta sitten.
Mielenkiintoista: millaisia kivihiililajeja on?
- Kaikista lajeista löysin ja nuorin on ruskohiili (joka tarkoittaa "puumaista"). Kasvimassojen ja puun jäänteet näkyvät edelleen siinä. Pohjimmiltaan ruskohiili on puuturvetta.
- Ruskohiili muodostuu saumoihin, joissa kasvitähteet hajoavat voimakkaammin. Se sijaitsee pääsääntöisesti yhden kilometrin syvyydessä. Siinä on vielä paljon nestettä (yli 40 %). Se palaa melko hyvin, mutta tuottaa vähän lämpöä.
- Monissa osissa maailmaa kivihiiltä löytyy jopa kolmen kilometrin syvyyksistä. Sen muodostuminen ruskeasta fossiilista tapahtuu vain tietyissä olosuhteissa: kun kerrokset laskeutuvat syvemmälle horisontille ja vuorenrakennusprosessi tapahtuu. Siellä, korkeassa paineessa ja ilman happea, siirtyminen fraktiosta toiseen saatetaan päätökseen. Tällainen kivihiili sisältää yli 75 % hiiltä, palaa paremmin ja antaa enemmän lämpöä.
- Antrasiitti - vanhojen rotujen hiili. Se sijaitsee jopa viiden kilometrin syvyydessä. Siinä on vielä enemmän hiiltä ja vielä vähemmän kosteutta (lähes ei ollenkaan). Se ei syty hyvin, mutta lämmönsiirto on kaikista tyypeistä korkein. Antrasiitissa kasvien jäännökset, joista se on peräisin, ovat käytännössä havaitsemattomia. Tällaista hiiltä pidetään lupaavimpana kaivosteollisuudessa.
Mutta siinä ei vielä kaikki
Luonto määräsi antrasiitin, itsessään tiheimmän kivihiilenkorkein hiilipitoisuus (95 prosenttia tai enemmän) ei ole viimeinen vaihe kasvitähteistä ympäristössä tapahtuvissa muutoksissa. Shungiitti on aine, joka muodostuu kivihiilestä vielä ankarammissa olosuhteissa. Grafiittia syntyy korkeissa lämpötiloissa samasta materiaalista. Ja jos siihen lisätään superkorkea paine, muodostuu timantti, kestävin aine, jolla on sekä teollista että taiteellista arvoa koko ihmiskunnalle.
Mutta on syytä muistaa: kummallista kyllä, kaikki nämä näennäisesti erilaiset aineet - kasveista timantteihin - koostuvat hiiliaineesta, mutta niiden rakenne on erilainen molekyylitasolla!
Koulutus ja kivihiilen merkitys
On mahdotonta yliarvioida hiilen merkitystä teollisuuden kehitykselle ja yleensä koko ihmiskulttuurille maan päällä. Ja sen soveltamisala on erittäin laaja. Puhumattakaan siitä, että kivihiili on erinomainen polttoaine kodin lämmitykseen, teollisuuden uunien lämmittämiseen, sähkön tuotantoon, kivihiilestä saadaan myös paljon ihmisten tarvitsemia aineita. Rikki ja vanadiini, sinkki ja lyijy, germanium - kaikki tämä antaa ihmiskunnalle tämän mineraalin.
Hiiltä käytetään metallin, teräksen ja valuraudan sulattamiseen. Hiilen polttotuotteet - joidenkin rakennusmateriaalien tuotannossa. Fossiilin erikoiskäsittelyssä siitä saadaan bentseeniä, jota käytetään lakkojen ja liuottimien, kuten linoleumin, valmistukseen. Erikoistekniikan avulla nesteytetystäkivihiiltä tulee nestemäistä polttoainetta koneisiin. Kivihiili on raaka-aineena grafiitin ja teollisuustimanttien valmistuksessa, ja kaiken kaikkiaan tämän luonnonmateriaalin pohj alta valmistetaan yli neljäsataa tuotetta teollisuudelle ja palvelualalle.
Tiede koulussa: hiilen muodostuminen
Lapsille keskiluokissa asiaankuuluvaa aihetta välitettäessä on suositeltavaa puhua saatavilla olevassa muodossa hiilen muodostumisesta luonnossa. Ilmoita kuinka kauan tämä prosessi kestää. Kuvaamalla hiilen muodostumista lyhyesti, sinun on keskityttävä sen merkitykseen teollisuuden kehityksen ja edistymisen kann alta moderneissa ja historiallisissa olosuhteissa, laadittava suunnitelma viestiksi, jonka opiskelijat tekevät itse.
