Kohle in ihren verschiedenen Modifikationen kann eine Farbe von braun bis schwarz haben. Es ist ein guter Brennstoff, daher wird es bei der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie verwendet. Es entsteht durch die Anhäufung von Pflanzenmasse und den Ablauf physikalischer und chemischer Prozesse darin.
Verschiedene Modifikationen von Kohle
Die Ansammlung von Zellstoff in sumpfigen Böden führt zur Bildung von Torf, der Vorstufe von Kohle. Die Torfformel ist ziemlich kompliziert, außerdem gibt es für diese Kohleart kein bestimmtes stöchiometrisches Verhältnis. Trockener Torf besteht aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelatomen.
Darüber hinaus erfährt Torf unter längerer Exposition gegenüber hohen Temperaturen und hohen Drücken, die aus dem Verlauf geologischer Prozesse resultieren, eine Reihe der folgenden Kohlemodifikationen:
- Braun- oder Braunkohle.
- Bitumen.
- Kohle.
- Anthrazit.
Das Endprodukt dieser Umwandlungskette ist Hartgraphit oder graphitähnliche Kohle, deren Formel reiner Kohlenstoff C ist.
Karbonholz
Vor ungefähr 300 Millionen Jahren, während der Karbonperiode, war der größte Teil unseres Planeten mit riesigen Farnwäldern bedeckt. Allmählich starben diese Wälder aus und das Holz sammelte sich in den sumpfigen Böden, auf denen sie wuchsen. Eine große Menge Wasser und Schmutz verhinderte das Eindringen von Sauerstoff, sodass sich das Totholz nicht zersetzte.
Lange Zeit bedeckte frisches Totholz die älteren Schichten, deren Druck und Temperatur allmählich zunahmen. Begleitende geologische Prozesse führten schließlich zur Bildung von Kohlevorkommen.
Karbonisierungsprozess
Der Begriff „Karbonisierung“bezeichnet die metamorphe Umwandlung von Kohlenstoff, die mit einer Mächtigkeitszunahme von Baumschichten, tektonischen Bewegungen und Prozessen sowie einer Temperaturerhöhung in Abhängigkeit von der Tiefe der Schichten einhergeht.
Druckerhöhung verändert in erster Linie die physikalischen Eigenschaften der Kohle, deren chemische Formel unverändert bleibt. Insbesondere ändern sich Dichte, Härte, optische Anisotropie und Porosität. Eine Erhöhung der Temperatur verändert die Zusammensetzung der Kohle in Richtung einer Erhöhung des Kohlenstoffgeh alts und einer Verringerung des Sauerstoff- und Wasserstoffgeh alts. Diese chemischen Prozesse führen zu einer Erhöhung der Brennstoffeigenschaften von Kohle.
Kohle
Diese Kohlemodifikation ist sehr kohlenstoffreich, was zu einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten führt und zu ihrer Verwendung in der Energiewirtschaft als Hauptbrennstoff führt.
Die Kohleformel besteht ausbituminöse Stoffe, deren Destillation es ermöglicht, daraus aromatische Kohlenwasserstoffe und einen als Koks bekannten Stoff zu extrahieren, der in metallurgischen Prozessen weit verbreitet ist. Kohle enthält neben bituminösen Verbindungen viel Schwefel. Dieses Element ist die Hauptquelle der Luftverschmutzung durch Kohleverbrennung.
Kohle ist schwarz und brennt langsam, wodurch eine gelbe Flamme entsteht. Im Gegensatz zur Braunkohle ist ihr Heizwert höher und beträgt 30-36 MJ/kg.
Die Formel der Kohle hat eine komplexe Zusammensetzung und enthält viele Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff sowie Stickstoff und Schwefel. Eine solche Vielf alt chemischer Verbindungen war der Beginn der Entwicklung einer ganzen Richtung in der chemischen Industrie - der Carbochemie.
Gegenwärtig ist Steinkohle fast durch Erdgas und Öl ersetzt worden, aber zwei wichtige Verwendungszwecke bestehen weiterhin:
- Hauptbrennstoff in Wärmekraftwerken;
- Koksquelle, die durch sauerstofffreie Verbrennung von Steinkohle in geschlossenen Hochöfen gewonnen wird.
