Kul er et af de ældste brændstoffer, man kender. Og selv i dag indtager den en førende position med hensyn til brug. Årsagen til dette er dens udbredelse, lette udvinding, forarbejdning og brug. Men hvad er han? Hvad er den kemiske formel for kul?
Faktisk er dette spørgsmål ikke helt korrekt. Kul er ikke et stof, det er en blanding af forskellige stoffer. Der er mange af dem, så det er umuligt helt at bestemme sammensætningen af kul. Derfor vil vi under den kemiske formel for kul i denne artikel snarere mene dets grundstofsammensætning og nogle andre egenskaber.
Men hvad kan vi lære om tilstanden af dette stof? Kul dannes af planterester over mange år på grund af udsættelse for høj temperatur og tryk. Og da planter er organiske i naturen, vil organiske stoffer dominere i sammensætningen af kul.
Afhængigt af alderen og andre betingelser for kuls oprindelse, er det opdelt i flere typer. Hver art er kendetegnet ved sin elementære sammensætning, tilstedeværelsenurenheder og andre vigtige egenskaber.
Brunkul
Er den yngste type kul. Det har endda en vegetabilsk træagtig struktur. Dannet direkte af tørv i en dybde på omkring 1 kilometer.
Denne type kul indeholder en ret stor mængde fugt: fra 20 til 40%. Når det udsættes for luft, fordamper det, og kullet smuldrer til pulver. Dernæst vil vi tale om den kemiske sammensætning af denne særlige tørre rest. Mængden af uorganiske urenheder i brunkul er også høj og udgør 20-45%. Disse urenheder er siliciumdioxid, oxider af aluminium, calcium og jern. Det kan også indeholde alkalimetaloxider.
Der er en masse flygtige organiske og uorganiske stoffer i dette kul. De kan være op til halvdelen af massen af denne type kul. Grundstofsammensætningen minus uorganiske og flygtige stoffer er som følger:
- Carbon 50-75%.
- Oxygen 26-37%.
- Hydrogen 3-5%.
- Nitrogen 0-2%.
- Svovl 0,5-3%.
Kul
I henhold til dannelsestidspunktet kommer denne type kul næst efter brun. Den har en sort eller grå-sort farve samt en harpiksagtig, nogle gange metallisk glans.
Fugtighed af kul er meget mindre end brun: kun 1-12 %. Indholdet af flygtige stoffer i kul varierer meget afhængigt af udvindingsstedet. Det kan være minim alt (fra 2%), men kan også nå værdier svarende til brunkul (op til 48%). Den elementære sammensætning er som følger:
- Carbon 75-92%.
- Hydrogen 2, 5-5, 7%.
- Oxygen 1, 5-15%.
- Nitrogen op til 2,7%.
- Svovl 0-4%.
Herfra kan vi konkludere, at stenkuls kemiske formel består af mere kulstof end brunkul. Dette gør denne type kul til et brændstof af bedre kvalitet.
Antracit
Antracit er den ældste form for fossilt kul. Den er mørk sort i farven og har en karakteristisk metallisk glans. Dette er det bedste kul i forhold til mængden af varme, det frigiver, når det brænder.
Mængden af fugt og flygtige stoffer i den er meget lille. Omkring 5-7 % for hver indikator. Og grundstofsammensætningen er karakteriseret ved et ekstremt højt kulstofindhold:
- Carbon over 90%.
- Hydrogen 1-3%.
- Oxygen 1-1, 5%.
- Nitrogen 1-1, 5%.
- Svovl op til 0,8%.
Mere kul er kun indeholdt i grafit, hvilket er et yderligere trin i koalificering af antracit.
Charcoal
Denne type kul er ikke et fossil, så det har nogle ejendommeligheder i sin sammensætning. Det fremstilles ved at opvarme tørt træ til en temperatur på 450-500 oC uden luft. Denne proces kaldes pyrolyse. I løbet af det frigives en række stoffer fra træ: methanol, acetone, eddikesyre og andre, hvorefter det bliver til kul. Forresten er forbrændingen af træ også pyrolyse, men på grund af tilstedeværelsen af ilt i luften antændes de frigivne gasser. Det er det, der forårsager eksistensenflammer ved brænding.
Træ er ikke homogent, det har mange porer og kapillærer. En lignende struktur er delvist bevaret i det kul, der opnås derfra. Af denne grund har den en god adsorptionskapacitet og bruges sammen med aktivt kul.
Fugtindholdet i denne type kul er meget lavt (ca. 3%), men under langtidsopbevaring absorberer det fugt fra luften, og vandprocenten stiger til 7-15%. Indholdet af uorganiske urenheder og flygtige stoffer er reguleret af GOST'er og bør ikke overstige henholdsvis 3% og 20%. Grundstofsammensætningen afhænger af produktionsteknologien og ser omtrent sådan ud:
- Carbon 80-92%.
- Oxygen 5-15%.
- Hydrogen 4-5%.
- Nitrogen ~0%.
- Svovl ~0%.
Den kemiske formel for trækul viser, at kulstofindholdet er tæt på sten, men derudover har det kun en lille mængde grundstoffer, der er unødvendige til forbrænding (svovl og nitrogen).
Aktivt kulstof
Aktivt kul er en kulstoftype med et højt specifikt poreareal, hvilket gør det endnu mere absorberende end træ. Trækul og kul samt kokosnøddeskaller bruges som råmaterialer til dets produktion. Udgangsmaterialet udsættes for en aktiveringsproces. Dens essens er at åbne tilstoppede porer med høj temperatur, elektrolytopløsninger eller vanddamp.
Under aktiveringsprocessen ændres kun stoffets struktur, så den kemiske formel for aktivt kulidentisk med sammensætningen af de råmaterialer, den er lavet af. Fugtindholdet i aktivt kul afhænger af porernes specifikke overfladeareal og er norm alt mindre end 12%.
