Uhlí je jedním z nejstarších paliv, které lidstvo zná. A i dnes zaujímá přední místo z hlediska využití. Důvodem je jeho rozšířenost, snadná extrakce, zpracování a použití. Ale co je on? Jaký je chemický vzorec uhlí?
Ve skutečnosti tato otázka není úplně správná. Uhlí není látka, je to směs různých látek. Je jich hodně, takže úplně určit složení uhlí nelze. Proto pod chemickým vzorcem uhlí v tomto článku budeme mínit spíše jeho elementární složení a některé další vlastnosti.
Co se ale můžeme dozvědět o stavu této látky? Uhlí vzniká ze zbytků rostlin po mnoho let v důsledku vystavení vysoké teplotě a tlaku. A protože rostliny jsou organické povahy, organické látky budou ve složení uhlí převládat.
V závislosti na stáří a dalších podmínkách původu se uhlí dělí na několik typů. Každý druh se vyznačuje svým elementárním složením, přítomnostínečistoty a další důležité vlastnosti.
Hnědé uhlí
Je nejmladším druhem uhlí. Má dokonce rostlinnou dřevitou strukturu. Vzniklo přímo z rašeliny v hloubce asi 1 kilometr.
Tento typ uhlí obsahuje poměrně velké množství vlhkosti: od 20 do 40 %. Když je vystaven vzduchu, odpařuje se a uhlí se rozpadá na prášek. Dále budeme hovořit o chemickém složení tohoto konkrétního suchého zbytku. Množství anorganických nečistot v hnědém uhlí je také vysoké a činí 20-45%. Těmito nečistotami jsou oxid křemičitý, oxidy hliníku, vápníku a železa. Může také obsahovat oxidy alkalických kovů.
V tomto uhlí je mnoho těkavých organických a anorganických látek. Mohou mít až polovinu hmotnosti tohoto druhu uhlí. Elementární složení mínus anorganické a těkavé látky je následující:
- Uhlík 50–75 %.
- Kyslík 26–37 %.
- Vodík 3–5 %.
- Dusík 0-2 %.
- Síra 0,5–3 %.
Uhlí
Podle doby vzniku následuje tento typ uhlí hned po hnědém. Má černou nebo šedočernou barvu a také pryskyřičný, někdy kovový lesk.
Vlhkost uhlí je mnohem nižší než hnědé: pouze 1-12%. Obsah těkavých látek v uhlí se velmi liší v závislosti na místě těžby. Může být minimální (od 2 %), ale může dosahovat i hodnot podobných hnědému uhlí (až 48 %). Základní složení je následující:
- Uhlík 75–92 %.
- Vodík 2, 5-5, 7 %.
- Kyslík 1, 5-15 %.
- Dusík až 2,7 %.
- Síra 0-4 %.
Z toho můžeme usoudit, že chemický vzorec černého uhlí obsahuje více uhlíku než hnědé uhlí. Díky tomu je tento typ uhlí kvalitnějším palivem.
Antracit
Antracit je nejstarší forma fosilního uhlí. Je tmavě černé barvy a má charakteristický kovový lesk. Toto je nejlepší uhlí z hlediska množství tepla, které uvolňuje při hoření.
Množství vlhkosti a těkavých látek v něm je velmi malé. Asi 5–7 % pro každý ukazatel. A elementární složení se vyznačuje extrémně vysokým obsahem uhlíku:
- Uhlík přes 90 %.
- Vodík 1–3 %.
- Kyslík 1-1, 5%.
- Dusík 1-1, 5%.
- Síra až 0,8 %.
Více uhlí obsahuje pouze grafit, což je další fáze prouhelnění antracitu.
Dřevěné uhlí
Tento druh uhlí není fosilie, takže má určité zvláštnosti ve svém složení. Vyrábí se ohřevem suchého dřeva na teplotu 450-500 oC bez vzduchu. Tento proces se nazývá pyrolýza. Při ní se ze dřeva uvolňuje řada látek: metanol, aceton, kyselina octová a další, načež se mění v uhlí. Mimochodem, spalování dřeva je také pyrolýza, ale díky přítomnosti kyslíku ve vzduchu se uvolněné plyny vznítí. To je příčinou existenceplameny při hoření.
Dřevo není homogenní, má mnoho pórů a kapilár. Podobná struktura je částečně zachována i v uhlí z ní získaném. Z tohoto důvodu má dobrou adsorpční kapacitu a používá se spolu s aktivním uhlím.
Vlhkost tohoto druhu uhlí je velmi nízká (asi 3%), ale při dlouhodobém skladování absorbuje vlhkost ze vzduchu a procento vody stoupne na 7-15%. Obsah anorganických nečistot a těkavých látek je regulován GOST a neměl by překročit 3 % a 20 %. Elementární složení závisí na technologii výroby a vypadá přibližně takto:
- Uhlík 80–92 %.
- Kyslík 5–15 %.
- Vodík 4–5 %.
- Dusík ~0 %.
- Síra ~0 %.
Chemický vzorec dřevěného uhlí ukazuje, že z hlediska obsahu uhlíku se blíží kameni, ale navíc má jen malé množství prvků nepotřebných pro spalování (síra a dusík).
Aktivní uhlí
Aktivní uhlí je typ uhlíku s vysokým specifickým povrchem pórů, díky čemuž je ještě savější než dřevo. Jako suroviny pro jeho výrobu se používá dřevěné uhlí a uhlí a také kokosové skořápky. Výchozí materiál se podrobí procesu aktivace. Jeho podstatou je otevřít ucpané póry vysokou teplotou, roztoky elektrolytů nebo vodní párou.
Během aktivačního procesu se mění pouze struktura látky, takže chemický vzorec aktivního uhlíshodné se složením surovin, ze kterých byl vyroben. Obsah vlhkosti aktivního uhlí závisí na specifickém povrchu pórů a je obvykle menší než 12 %.
