قدم ميخائيلو لومونوسوف ، العالم الروسي الشهير في القرن الثامن عشر ، في تلك العصور القديمة تعريفًا لكيفية ظهور هذا المعدن في الطبيعة. وهي: من بقايا النباتات ، مثل الخث ، نشأ الفحم أيضًا. كان تعليمه ، حسب لومونوسوف ، بسبب عدة عوامل. أولاً ، تحلل بقايا الغطاء النباتي بدون مشاركة "الهواء الحر" (أي بدون وصول مجاني للأكسجين). ثانياً ، كان هناك نظام درجة حرارة عالية إلى حد ما. وثالثاً ، لعب "عبء السقف" ، أي الضغط المتزايد للصخرة ، دوره. حدث هذا في العصور القديمة ، عندما لم تكن البشرية موجودة على كوكب الأرض بعد.
حالات ايام ماضية
على أي حال ، فإن تاريخ تكوين الفحم هو عمل مثل هذافي الأيام البعيدة ، يمكن للعلماء المعاصرين فقط عمل التخمينات والافتراضات ، وشرح العملية. لكن اليوم تمت دراستها بدقة تامة. وآليات كيفية ظهور الفحم (تكوينه من المواد الأولية الأولية) معروفة للعلم.
من الخث
تتحول نفايات النباتات العليا تدريجياً إلى كتل من الخث ، والتي تتراكم في مناطق المستنقعات وتتكاثر مع النباتات الأخرى ، وتغرق تدريجياً في الأعماق. كونها في عمق ، تغير أراضي الخث باستمرار تركيبتها الكيميائية (تتحول المركبات الأكثر تعقيدًا إلى أبسط ، وتتفكك). يذوب بعضها في الماء ويغسل ، وبعضها ينتقل إلى حالة غازية. هذه هي الطريقة التي يتشكل بها الميثان وثاني أكسيد الكربون في المستنقعات ، مما يعطي رائحة مميزة للهواء في هذه الأماكن المهجورة. تؤدي الفطريات والبكتيريا وظيفة مهمة في هذه العملية ، مما يساهم في زيادة تحلل أنسجة النباتات الميتة.
كاربون
بمرور الوقت ، في عملية التعديلات المستمرة ، تتراكم المركبات الهيدروكربونية الأكثر استقرارًا في أراضي الخث. ونظرًا لأن كل هذا التشبع لكتل الخث بالهيدروكربونات يتم عمليًا دون الوصول إلى الأكسجين ، فإن الكربون لا يتحول إلى غاز ولا يتبخر. هناك عزلة عن الوصول إلى الهواء والتشبع المتزامن مع زيادة الضغط: يتكون الفحم من الخث. يستمر تكوينها مئات الآلاف من السنين ، وهذه العملية ليست بهذه السرعة! وفقًا للعلماء ، نشأت معظم الاحتياطيات الحالية ودرزات الفحمحقب الحياة القديمة ، أي منذ أكثر من 300 مليون سنة.
مثير للاهتمام: ما هي أنواع الفحم؟
- أخف وأصغر الأنواع هو الليغنيت (الذي يعني "خشبي"). لا تزال بقايا كتل النباتات والخشب مرئية فيه. في الأساس ، اللجنايت هو الخث الخشبي.
- الفحم البني يتكون في طبقات مع تحلل أقوى لبقايا النباتات. تقع ، كقاعدة عامة ، على عمق كيلومتر واحد. لا يزال هناك الكثير من السوائل فيه (أكثر من 40٪). يحترق جيداً لكنه ينتج حرارة قليلة
- في أجزاء كثيرة من العالم ، يوجد الفحم على أعماق تصل إلى ثلاثة كيلومترات. يحدث تكوينها من الحفرية البنية فقط في ظل ظروف معينة: عندما تنحدر الطبقات إلى آفاق أعمق وتحدث عملية تكوين الجبال. هناك ، تحت ضغط عالٍ وبدون الوصول إلى الأكسجين ، تكتمل عملية الانتقال من جزء إلى آخر. يحتوي هذا الفحم على أكثر من 75٪ كربون ، ويحترق بشكل أفضل ويعطي حرارة أكبر.
- أنثراسايت - فحم السلالات الأقدم. تقع على عمق يصل إلى خمسة كيلومترات. إنه يحتوي على قدر أكبر من الكربون وحتى أقل من الرطوبة (لا شيء تقريبًا). لا تشتعل بشكل جيد ، لكن انتقال الحرارة هو الأعلى من جميع الأنواع. في أنثراسيت ، لا يمكن اكتشاف بقايا النباتات التي نشأت منها. يعتبر هذا الفحم من أكثر أنواع التعدين الواعدة للصناعة.
لكن هذا ليس كل شيء
فرضت الطبيعة أن أنثراسايت ، في حد ذاته ، هو أكثر أنواع الفحم كثافةأعلى محتوى كربون (95 في المائة أو أكثر) ليس المرحلة النهائية من التحولات التي تحدث مع بقايا النباتات في البيئة. Shungite هي مادة تتشكل من الفحم في ظل ظروف أكثر قسوة. يحدث الجرافيت في درجات حرارة عالية من نفس المادة. وإذا أضفت ضغطًا فائقًا جدًا ، فسيتم تشكيل الماس ، وهو المادة الأكثر ديمومة والتي لها قيمة صناعية وفنية للبشرية جمعاء.
لكن يجب أن نتذكر: من الغريب أن كل هذه المواد التي تبدو مختلفة - من النباتات إلى الماس - تتكون من مادة الكربون ، فقط ببنية مختلفة على المستوى الجزيئي!
التعليم وأهمية الفحم الصلب
من المستحيل المبالغة في تقدير أهمية الفحم لتطوير الصناعة وبشكل عام لجميع الثقافة البشرية على الأرض. ونطاقه واسع جدا. ناهيك عن حقيقة أن الفحم هو وقود ممتاز يستخدم لتدفئة المنازل ، وأفران التدفئة في الصناعة ، وتوليد الكهرباء ، كما يتم استخراج الكثير من المواد التي يحتاجها الناس من الفحم. الكبريت والفاناديوم والزنك والرصاص والجرمانيوم - كل هذا يمنح البشرية هذا المعدن.
الفحم يستخدم لصهر المعادن والصلب والحديد الزهر. منتجات احتراق الفحم - في إنتاج بعض مواد البناء. أثناء المعالجة الخاصة للحفريات ، يتم الحصول على البنزين منه ، والذي يستخدم في إنتاج الورنيش والمذيبات ، مثل مواد البناء مثل مشمع. من المسال بتقنيات خاصةيخرج الفحم من الوقود السائل للآلات. الفحم هو المادة الخام لإنتاج الجرافيت والماس الصناعي ، وفي المجموع ، يتم تصنيع أكثر من أربعمائة منتج للصناعة وقطاع الخدمات على أساس هذه المادة الطبيعية.
العلوم في المدرسة: تكوين الفحم
بالنسبة للأطفال ، عند اجتياز الموضوع ذي الصلة في الطبقات الوسطى ، يوصى بالتحدث بشكل يسهل الوصول إليه حول تكوين الفحم في الطبيعة. يرجى ذكر المدة التي تستغرقها هذه العملية. لوصف تكوين الفحم بإيجاز ، تحتاج إلى التركيز على أهميته في تطوير الصناعة والتقدم في الظروف الحديثة والتاريخية ، ووضع خطة لرسالة سيقوم بها الطلاب بأنفسهم.
