Mikhailo Lomonosov นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้โด่งดังแห่งศตวรรษที่ 18 ในสมัยโบราณนั้นได้ให้คำจำกัดความว่าแร่นี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในธรรมชาติ กล่าวคือจากซากพืชเช่นพีทถ่านหินก็มีต้นกำเนิดเช่นกัน การศึกษาของเขาตาม Lomonosov เกิดจากปัจจัยหลายประการ ประการแรกซากของพืชถูกย่อยสลายโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของ "อากาศบริสุทธิ์" (นั่นคือหากไม่มีออกซิเจนฟรี) ประการที่สองมีระบอบอุณหภูมิค่อนข้างสูง และประการที่สาม "ภาระของหลังคา" นั่นคือความกดดันที่เพิ่มขึ้นของหินมีบทบาท สิ่งนี้เกิดขึ้นในสมัยโบราณ เมื่อมนุษย์ยังไม่มีอยู่บนโลก
อดีตกาล
ไม่ว่ากรณีใด ประวัติความเป็นมาของถ่านหินเป็นธุรกิจของเช่นว่านี้ในยุคที่ห่างไกล ที่นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทำได้เพียงคาดเดาและตั้งสมมติฐาน โดยอธิบายกระบวนการนี้ แต่วันนี้ได้รับการศึกษาค่อนข้างแม่นยำ และกลไกการปรากฏของถ่านหิน (การก่อตัวของมันจากวัตถุดิบเบื้องต้น) นั้นเป็นที่รู้จักกันดีในทางวิทยาศาสตร์
จากพีท
ของเสียจากพืชที่สูงขึ้นจะค่อยๆ กลายเป็นมวลพรุซึ่งสะสมอยู่ในพื้นที่แอ่งน้ำและเติบโตมากเกินไปกับพืชชนิดอื่นๆ และค่อยๆ จมดิ่งลงสู่เบื้องลึก ในระดับความลึกพื้นที่พรุเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีอย่างต่อเนื่อง (สารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นจะกลายเป็นสารที่ง่ายกว่าและแตกตัว) บางส่วนถูกละลายในน้ำและล้างออก และบางส่วนผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ นี่คือวิธีที่ก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ก่อตัวขึ้นในหนองน้ำ ทำให้มีกลิ่นเฉพาะตัวของอากาศในบริเวณที่รกร้างเหล่านี้ หน้าที่ที่สำคัญในกระบวนการนี้ดำเนินการโดยเชื้อราและแบคทีเรีย ซึ่งมีส่วนทำให้เนื้อเยื่อของพืชที่ตายแล้วย่อยสลายต่อไป
คาร์บอน
เมื่อเวลาผ่านไป ในกระบวนการดัดแปลงอย่างต่อเนื่อง สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เสถียรที่สุดจะสะสมอยู่ในพื้นที่พรุ และเนื่องจากการอิ่มตัวของมวลพีทที่มีไฮโดรคาร์บอนทั้งหมดนี้ทำได้จริงโดยไม่ต้องเข้าถึงออกซิเจน คาร์บอนจึงไม่กลายเป็นก๊าซและไม่ระเหย มีการแยกออกจากการเข้าถึงอากาศและความอิ่มตัวพร้อมกับความดันที่เพิ่มขึ้น: ถ่านหินเกิดจากพีท การก่อตัวของมันกินเวลาหลายร้อยพันปี กระบวนการนี้ไม่เร็วนัก! นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าปริมาณสำรองและตะเข็บถ่านหินในปัจจุบันส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดมาจากPaleozoic นั่นคือ 300 ล้านปีที่แล้ว
น่าสนใจ ถ่านหินมีกี่ประเภท
- ลิกไนต์ที่หลวมและอ่อนที่สุด (ซึ่งแปลว่า "วู้ดดี้") ซากของมวลพืชและไม้ยังคงปรากฏอยู่ในนั้น โดยทั่วไปลิกไนต์เป็นไม้พรุ
- ถ่านหินสีน้ำตาลก่อตัวเป็นตะเข็บโดยมีการสลายตัวของซากพืชมากขึ้น ตามกฎแล้วอยู่ที่ระดับความลึกหนึ่งกิโลเมตร ยังมีของเหลวอยู่มาก (มากกว่า 40%) เผาไหม้ค่อนข้างดี แต่ให้ความร้อนน้อย
- ในหลายพื้นที่ของโลก พบถ่านหินที่ระดับความลึกสูงสุดสามกิโลเมตร การก่อตัวของมันจากฟอสซิลสีน้ำตาลนั้นเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น: เมื่อชั้นต่างๆ ลงไปถึงขอบฟ้าที่ลึกกว่าและกระบวนการสร้างภูเขาเกิดขึ้น ที่นั่นภายใต้ความกดดันสูงและปราศจากออกซิเจน กระบวนการเปลี่ยนจากเศษส่วนไปเป็นอีกส่วนจะเสร็จสมบูรณ์ ถ่านหินดังกล่าวมีคาร์บอนมากกว่า 75% เผาไหม้ได้ดีกว่าและให้ความร้อนมากกว่า
- แอนทราไซต์ - ถ่านหินของสายพันธุ์โบราณ มันอยู่ที่ระดับความลึกสูงสุดห้ากิโลเมตร มีคาร์บอนมากกว่าและมีความชื้นน้อยกว่า (แทบไม่มีเลย) ไม่ติดไฟ แต่การถ่ายเทความร้อนสูงที่สุดในทุกประเภท ในแอนทราไซต์ ซากของพืชที่เกิดจากมันแทบจะไม่สามารถตรวจพบได้ ถ่านหินดังกล่าวถือว่ามีแนวโน้มมากที่สุดในการขุดเพื่ออุตสาหกรรม
แต่นั่นยังไม่หมด
ธรรมชาติกำหนดให้แอนทราไซต์เป็นถ่านหินที่หนาแน่นที่สุดด้วยปริมาณคาร์บอนสูงสุด (95 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป) ไม่ใช่ขั้นตอนสุดท้ายของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับเศษพืชในสิ่งแวดล้อม Shungite เป็นสารที่เกิดจากถ่านหินภายใต้สภาวะที่รุนแรงยิ่งขึ้น กราไฟท์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงจากวัสดุชนิดเดียวกัน และถ้าคุณเพิ่มความดันสูงมาก เพชรก็จะก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นสารที่คงทนที่สุดซึ่งมีคุณค่าทั้งทางอุตสาหกรรมและทางศิลปะสำหรับมวลมนุษยชาติ
แต่ควรจำไว้: น่าแปลกที่สารที่ดูเหมือนต่างกันเหล่านี้ - จากพืชไปจนถึงเพชร - ประกอบด้วยสสารคาร์บอน มีเพียงโครงสร้างที่แตกต่างกันในระดับโมเลกุล!
การศึกษาและความสำคัญของถ่านหินแข็ง
เป็นไปไม่ได้ที่จะประเมินค่าความสำคัญของถ่านหินเพื่อการพัฒนาอุตสาหกรรมและโดยทั่วไปสำหรับวัฒนธรรมมนุษย์ทั้งหมดบนโลก และขอบเขตของมันกว้างมาก ไม่ต้องพูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงที่ดีเยี่ยมสำหรับใช้ให้ความร้อนแก่บ้านเรือน เตาให้ความร้อนในอุตสาหกรรม ผลิตกระแสไฟฟ้า สารจำนวนมากที่มนุษย์สกัดมาจากถ่านหินก็เช่นกัน กำมะถันและวาเนเดียม สังกะสีและตะกั่ว เจอร์เมเนียม ทั้งหมดนี้ให้แร่ธาตุแก่มนุษยชาติ
ถ่านหินใช้หลอมโลหะ เหล็ก เหล็กหล่อ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ถ่านหิน - ในการผลิตวัสดุก่อสร้างบางชนิด ในระหว่างการประมวลผลแบบพิเศษของฟอสซิล น้ำมันเบนซินได้มาจากน้ำมันเบนซิน ซึ่งใช้ในการผลิตสารเคลือบเงาและตัวทำละลาย เช่น วัสดุก่อสร้าง เช่น เสื่อน้ำมัน จากการทำให้เป็นของเหลวด้วยเทคโนโลยีพิเศษถ่านหินออกมาเป็นเชื้อเพลิงเหลวสำหรับเครื่องจักร ถ่านหินเป็นวัตถุดิบในการผลิตกราไฟต์และเพชรอุตสาหกรรม และโดยรวมแล้ว ผลิตภัณฑ์สำหรับอุตสาหกรรมและภาคบริการมากกว่าสี่ร้อยรายการถูกสร้างขึ้นจากวัสดุธรรมชาตินี้
วิทยาศาสตร์ที่โรงเรียน: การก่อตัวของถ่านหิน
สำหรับเด็ก เมื่อผ่านหัวข้อที่เกี่ยวข้องในชนชั้นกลาง ขอแนะนำให้พูดคุยในรูปแบบที่เข้าถึงได้เกี่ยวกับการก่อตัวของถ่านหินในธรรมชาติ โปรดระบุว่ากระบวนการนี้ใช้เวลานานเท่าใด ในการอธิบายการก่อตัวของถ่านหินโดยสังเขป คุณต้องเน้นที่ความสำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมและความก้าวหน้าในสภาพสมัยใหม่และประวัติศาสตร์ จัดทำแผนสำหรับข้อความที่นักเรียนจะทำด้วยตัวเอง
