Michailo Lomonosov, slavný ruský vědec z 18. století, v těch dávných dobách definoval, jak tento minerál v přírodě vznikl. Totiž: ze zbytků rostlin, jako rašeliny, vzniklo i uhlí. Jeho vzdělání bylo podle Lomonosova způsobeno několika faktory. Jednak se zbytky vegetace rozkládaly bez účasti „volného vzduchu“(tedy bez volného přístupu kyslíku). Za druhé, existoval poměrně vysoký teplotní režim. A do třetice svou roli sehrálo „břemeno střechy“, tedy zvýšený tlak skály. Stalo se to v dávných dobách, kdy lidstvo na planetě Zemi ještě neexistovalo.
Případy minulých dnů
V každém případě je historie těžby uhlí tím podnikánímvzdálených dnů, že moderní vědci mohou dělat pouze odhady a domněnky, vysvětlující proces. Ale dnes je to studováno docela přesně. A mechanismy toho, jak se uhlí objevuje (jeho vznik z předběžných surovin), jsou vědě známy.
Z rašeliny
Odpad vyšších rostlin se postupně mění v rašelinové masy, které se hromadí v bažinatých oblastech a zarůstají dalšími rostlinami a postupně klesají do hlubin. V hloubce rašeliniště neustále mění své chemické složení (složitější sloučeniny se mění na jednodušší, rozpadají se). Část z nich se rozpustí ve vodě a vyplaví se a část přejde do plynného stavu. Tak se v bažinách tvoří metan a oxid uhličitý, což dává v těchto opuštěných místech charakteristický zápach vzduchu. Důležitou funkci v tomto procesu plní houby a bakterie, které přispívají k dalšímu rozkladu pletiva odumřelých rostlin.
Uhlíky
Postupem času, v procesu probíhajících úprav, se nejstabilnější uhlovodíkové sloučeniny hromadí v rašeliništích. A protože veškerá tato saturace rašelinových hmot uhlovodíky probíhá prakticky bez přístupu kyslíku, uhlík se nepřeměňuje na plyn a nevypařuje se. Dochází k izolaci od přístupu vzduchu a současnému nasycení se zvyšujícím se tlakem: uhlí vzniká z rašeliny. Jeho vznik trvá stovky tisíciletí, tento proces není tak rychlý! Podle vědců většina současných zásob a uhelných slojí vznikla vPaleozoikum, tedy před více než 300 miliony let.
Je to zajímavé: jaké jsou druhy uhlí?
- Nejvolnější a nejmladší ze všech druhů je lignit (což znamená „dřevěný“). Dodnes jsou v něm patrné zbytky rostlinných hmot a dřeva. Lignit je v podstatě dřevitá rašelina.
- Hnědé uhlí vzniká ve slojích se silnějším rozkladem rostlinných zbytků. Leží zpravidla v hloubce jednoho kilometru. Stále je v něm hodně tekutiny (více než 40 %). Docela dobře hoří, ale produkuje málo tepla.
- V mnoha částech světa se uhlí nachází v hloubkách až tří kilometrů. K jeho vzniku z hnědé fosílie dochází pouze za určitých podmínek: když vrstvy sestupují do hlubších horizontů a probíhá proces budování hor. Tam se pod vysokým tlakem a bez přístupu kyslíku dokončí proces přechodu z jedné frakce na druhou. Takové uhlí obsahuje více než 75 % uhlíku, lépe hoří a dává více tepla.
- Antracit - uhlí starověkých druhů. Leží v hloubce až pěti kilometrů. Má ještě více karbonu a ještě méně vlhkosti (téměř žádnou). Špatně se zapaluje, ale přenos tepla je ze všech typů nejvyšší. V antracitu jsou zbytky rostlin, ze kterých pochází, prakticky nezjistitelné. Takové uhlí je považováno za nejslibnější v těžbě pro průmysl.
To ale není vše
Příroda určila, že antracit, sám o sobě nejhustší uhlínejvyšší obsah uhlíku (95 procent nebo více) není konečným stádiem přeměn, ke kterým dochází u rostlinných zbytků v prostředí. Šungit je látka, která vzniká z uhlí za ještě tvrdších podmínek. Grafit vzniká při vysokých teplotách ze stejného materiálu. A když přidáte supervysoký tlak, vznikne diamant, nejodolnější látka, která má průmyslovou i uměleckou hodnotu pro celé lidstvo.
Mělo by se ale pamatovat: kupodivu všechny tyto zdánlivě odlišné látky – od rostlin po diamanty – se skládají z uhlíkaté hmoty, jen s odlišnou strukturou na molekulární úrovni!
Vzdělávání a význam černého uhlí
Je nemožné přeceňovat význam uhlí pro rozvoj průmyslu a obecně pro celou lidskou kulturu na Zemi. A jeho záběr je velmi široký. Nemluvě o tom, že uhlí je vynikající palivo pro vytápění domácností, vytápění pecí v průmyslu, výrobu elektřiny, z uhlí se také těží spousta látek potřebných pro lidi. Síra a vanad, zinek a olovo, germanium – to vše dává lidstvu tento minerál.
Uhlí se používá k tavení kovu, oceli, litiny. Produkty spalování uhlí - při výrobě některých stavebních materiálů. Při speciálním zpracování fosílie se z ní získává benzen, který se používá při výrobě laků a rozpouštědel, takového stavebního materiálu jako je linoleum. Ze zkapalněného speciálními technologiemiuhlí vychází jako kapalné palivo pro stroje. Uhlí je surovinou pro výrobu grafitu a průmyslových diamantů a celkem je na bázi tohoto přírodního materiálu vyrobeno více než čtyři sta produktů pro průmysl a sektor služeb.
Věda ve škole: tvorba uhlí
Pro děti se při absolvování příslušného tématu ve středních vrstvách doporučuje hovořit přístupnou formou o vzniku uhlí v přírodě. Uveďte prosím, jak dlouho tento proces trvá. Když krátce popíšete vznik uhlí, musíte se zaměřit na jeho význam pro rozvoj průmyslu a pokrok v moderních a historických podmínkách, sestavit plán poselství, které studenti udělají sami.
