Άνθρακας: εφαρμογή και ποικιλομορφία

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-07 20:57

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς κάτι πιο απαραίτητο για την ανθρωπότητα από τον άνθρακα. Η εφαρμογή του είναι τόσο πολυλειτουργική που μερικές φορές απλά αναρωτιέσαι. Τέτοιες στιγμές μπαίνει άθελά μου η αμφιβολία και στο κεφάλι μου ακούγεται μια απολύτως λογική ερώτηση: «Τι; Είναι όλο κάρβουνο;!» Όλοι έχουν συνηθίσει να θεωρούν τον άνθρακα απλώς ένα εύφλεκτο υλικό, αλλά, στην πραγματικότητα, το φάσμα των εφαρμογών του είναι τόσο ευρύ που φαίνεται απλά απίστευτο.

Σχηματισμός και προέλευση των ραφών άνθρακα

Η εμφάνιση του άνθρακα στη Γη χρονολογείται από τη μακρινή Παλαιοζωική εποχή, όταν ο πλανήτης βρισκόταν ακόμα στο στάδιο της ανάπτυξής του και είχε μια εντελώς εξωγήινη όψη για εμάς. Ο σχηματισμός ραφών άνθρακα ξεκίνησε πριν από περίπου 360.000.000 χρόνια. Αυτό συνέβη κυρίως στα ιζήματα του πυθμένα των προϊστορικών δεξαμενών, όπου τα οργανικά υλικά συσσωρεύονταν για εκατομμύρια χρόνια.

Με άλλα λόγια,Ο άνθρακας είναι τα υπολείμματα των σωμάτων γιγάντιων ζώων, κορμών δέντρων και άλλων ζωντανών οργανισμών που βυθίστηκαν στον πυθμένα, αποσυντέθηκαν και πιέστηκαν κάτω από τη στήλη του νερού. Η διαδικασία σχηματισμού κοιτασμάτων είναι αρκετά μεγάλη, και χρειάζονται τουλάχιστον 40.000.000 χρόνια για να σχηματιστεί μια ραφή άνθρακα.

εξόρυξη άνθρακα

Οι άνθρωποι έχουν καταλάβει από καιρό πόσο σημαντικός και αναντικατάστατος είναι ο άνθρακας, οι ιδιότητες και οι εφαρμογές του μπόρεσαν να τον αξιολογήσουν και να τον προσαρμόσουν σε τόσο μεγάλη κλίμακα σχετικά πρόσφατα. Η μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη κοιτασμάτων άνθρακα ξεκίνησε μόνο στους XVI-XVII αιώνες. στην Αγγλία, και το εξαγόμενο υλικό χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την τήξη χυτοσιδήρου, απαραίτητου για την κατασκευή κανονιών. Όμως η παραγωγή του με τα σημερινά πρότυπα ήταν τόσο ασήμαντη που δεν μπορούσε να ονομαστεί βιομηχανική.

Η εξόρυξη μεγάλης κλίμακας ξεκίνησε μόλις στα μέσα του 19ου αιώνα, όταν η αναπτυσσόμενη εκβιομηχάνιση έγινε απαραίτητη για τον λιθάνθρακα. Η χρήση του όμως εκείνη την εποχή περιοριζόταν αποκλειστικά στην αποτέφρωση. Εκατοντάδες χιλιάδες ορυχεία λειτουργούν τώρα σε όλο τον κόσμο, παράγοντας περισσότερα την ημέρα από ό,τι σε λίγα χρόνια τον 19ο αιώνα.

Ποικιλίες λιθάνθρακα

Οι αποθέσεις των ραφών άνθρακα μπορούν να φτάσουν σε βάθος πολλών χιλιομέτρων, που εκτείνονται στο πάχος της γης, αλλά όχι πάντα και όχι παντού, επειδή είναι ετερογενείς τόσο σε περιεχόμενο όσο και σε εμφάνιση.

Υπάρχουν 3 κύριοι τύποι αυτού του απολιθώματος: ο ανθρακίτης, ο καφές άνθρακας και η τύρφη, που θυμίζει πολύ από απόσταση τον άνθρακα.

1. Ο ανθρακίτης είναι ο αρχαιότερος σχηματισμός στον πλανήτη του είδους τουγένος, η μέση ηλικία αυτού του είδους είναι 280.000.000 χρόνια. Είναι πολύ σκληρό, υψηλής πυκνότητας και έχει περιεκτικότητα σε άνθρακα 96-98%.

2. Η σκληρότητα και η πυκνότητα του καφέ άνθρακα είναι σχετικά χαμηλή, καθώς και η περιεκτικότητά του σε άνθρακα. Έχει ασταθή, χαλαρή δομή και είναι επίσης υπερκορεσμένο με νερό, η περιεκτικότητα του οποίου μπορεί να φτάσει έως και το 20%.
3. Η τύρφη ταξινομείται επίσης ως τύπος άνθρακα, αλλά δεν έχει ακόμη σχηματιστεί, επομένως δεν έχει καμία σχέση με τον άνθρακα.

Ιδιοκτησίες άνθρακα

Τώρα είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς άλλο υλικό πιο χρήσιμο και πρακτικό από τον άνθρακα, οι κύριες ιδιότητες και η εφαρμογή του οποίου αξίζουν τον υψηλότερο έπαινο. Χάρη στις ουσίες και τις ενώσεις που περιέχει, έχει γίνει απλά απαραίτητο σε όλους τους τομείς της σύγχρονης ζωής.

Το συστατικό του λιθάνθρακα μοιάζει με αυτό:

• μέση πτητική ύλη φτάνει το 35-40%;
• μέση περιεκτικότητα σε τέφρα δεν υπερβαίνει το 15-18%;
• μέση περιεκτικότητα σε υγρασία κυμαίνεται μεταξύ 12-15%;
• μέση περιεκτικότητα σε θερμίδες είναι 5500-7000 kcal/kg.

Όλα αυτά τα συστατικά είναι αυτά που κάνουν τον άνθρακα, η εφαρμογή και η χρήση του οποίου είναι τόσο πολυλειτουργική. Οι πτητικές ουσίες που περιέχονται στον άνθρακα παρέχουν ταχεία ανάφλεξη με την επακόλουθη επίτευξη υψηλών θερμοκρασιών. Η περιεκτικότητα σε υγρασία απλοποιεί την επεξεργασίαάνθρακας, η περιεκτικότητα σε θερμίδες καθιστά τη χρήση του απαραίτητη στη φαρμακευτική και την κοσμετολογία, η ίδια η τέφρα είναι ένα πολύτιμο ορυκτό υλικό.

Η χρήση του άνθρακα στον σύγχρονο κόσμο

Η χρήση ορυκτών είναι διαφορετική. Ο άνθρακας αρχικά ήταν μόνο πηγή θερμότητας και μετά ενέργειας (μετέτρεπε το νερό σε ατμό), αλλά τώρα οι δυνατότητες του άνθρακα από αυτή την άποψη είναι απλώς απεριόριστες.

Η θερμική ενέργεια από την καύση άνθρακα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια, από αυτήν παράγονται χημικά προϊόντα οπτάνθρακα και εξάγεται υγρό καύσιμο. Ο σκληρός άνθρακας είναι το μόνο πέτρωμα που περιέχει τόσο σπάνια μέταλλα όπως το γερμάνιο και το γάλλιο ως ακαθαρσίες. Από αυτό εξάγεται αέριο φούρνου οπτάνθρακα, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε βενζόλιο, από το οποίο απομονώνεται ρητίνη κουμαρόνης, η οποία χρησιμοποιείται για την κατασκευή όλων των ειδών χρωμάτων, βερνικιών, λινοτάπητα και καουτσούκ. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες, οι φαινόλες και οι βάσεις πυριδίνης λαμβάνονται από τον άνθρακα. Κατά την επεξεργασία, ο άνθρακας χρησιμοποιείται για την παραγωγή βαναδίου, γραφίτη, θείου, μολυβδαινίου, ψευδαργύρου, μολύβδου και πολλών άλλων πολύτιμων και πλέον αναντικατάστατων προϊόντων.