El carbón es uno de los combustibles más antiguos conocidos por el hombre. E incluso hoy en día ocupa una posición de liderazgo en términos de uso. La razón de esto es su prevalencia, facilidad de extracción, procesamiento y uso. Pero, ¿qué es él? ¿Cuál es la fórmula química del carbón?
En realidad, esta pregunta no es del todo correcta. El carbón no es una sustancia, es una mezcla de varias sustancias. Hay muchos de ellos, por lo que es imposible determinar completamente la composición del carbón. Por lo tanto, bajo la fórmula química del carbón en este artículo, nos referiremos más bien a su composición elemental y algunas otras características.
Pero, ¿qué podemos aprender sobre el estado de esta sustancia? El carbón se forma a partir de los restos de las plantas durante muchos años debido a la exposición a altas temperaturas y presiones. Y dado que las plantas son de naturaleza orgánica, las sustancias orgánicas predominarán en la composición del carbón.
Dependiendo de la edad y otras condiciones del origen del carbón, se divide en varios tipos. Cada especie se distingue por su composición elemental, la presenciaimpurezas y otras características importantes.
Carbón pardo
Es el tipo de carbón más joven. Incluso tiene una estructura leñosa vegetal. Formado directamente a partir de turba a una profundidad de aproximadamente 1 kilómetro.
Este tipo de carbón contiene una cantidad bastante grande de humedad: del 20 al 40%. Cuando se expone al aire, se evapora y el carbón se convierte en polvo. A continuación, hablaremos sobre la composición química de este particular residuo seco. La cantidad de impurezas inorgánicas en el lignito también es alta y asciende al 20-45%. Estas impurezas son dióxido de silicio, óxidos de aluminio, calcio y hierro. También puede contener óxidos de metales alcalinos.
Hay muchas sustancias orgánicas e inorgánicas volátiles en este carbón. Pueden tener hasta la mitad de la masa de este tipo de carbón. La composición elemental menos las sustancias inorgánicas y volátiles es la siguiente:
- Carbono 50-75%.
- Oxígeno 26-37%.
- Hidrógeno 3-5%.
- Nitrógeno 0-2%.
- Azufre 0,5-3%.
Carbón
Según el tiempo de formación, este tipo de carbón viene después del marrón. Tiene un color negro o gris-negro, así como un brillo resinoso, a veces metálico.
La humedad del carbón es mucho menor que el marrón: solo 1-12%. El contenido de sustancias volátiles en el carbón varía mucho según el lugar de extracción. Puede ser mínima (a partir del 2%), pero también puede alcanzar valores similares al lignito (hasta el 48%). La composición elemental es la siguiente:
- Carbono 75-92%.
- Hidrógeno 2, 5-5, 7%.
- Oxígeno 1, 5-15%.
- Nitrógeno hasta 2,7%.
- Azufre 0-4%.
A partir de aquí podemos concluir que la fórmula química de la hulla consiste en más carbono que el lignito. Esto hace que este tipo de carbón sea un combustible de mejor calidad.
Antracita
La antracita es la forma más antigua de carbón fósil. Es de color negro oscuro y tiene un característico brillo metálico. Este es el mejor carbón en términos de la cantidad de calor que libera cuando se quema.
La cantidad de humedad y sustancias volátiles que contiene es muy pequeña. Alrededor del 5-7% para cada indicador. Y la composición elemental se caracteriza por un contenido de carbono extremadamente alto:
- Carbono superior al 90%.
- Hidrógeno 1-3%.
- Oxígeno 1-1, 5%.
- Nitrógeno 1-1, 5%.
- Azufre hasta 0,8%.
El grafito contiene más carbón, que es una etapa posterior de la carbonización de la antracita.
Carbón
Este tipo de carbón no es un fósil, por lo que tiene algunas peculiaridades en su composición. Se produce calentando madera seca a una temperatura de 450-500 oC sin aire. Este proceso se llama pirólisis. Durante el mismo, se liberan una serie de sustancias de la madera: metanol, acetona, ácido acético y otras, después de lo cual se convierte en carbón. Por cierto, la combustión de la madera también es pirólisis, pero debido a la presencia de oxígeno en el aire, los gases liberados se encienden. Esto es lo que causa la existencia.llamas al arder.
La madera no es homogénea, tiene muchos poros y capilares. Una estructura similar se conserva en parte en el carbón obtenido de él. Por ello tiene una buena capacidad de adsorción y se utiliza junto con el carbón activo.
El contenido de humedad de este tipo de carbón es muy bajo (alrededor del 3 %), pero durante el almacenamiento a largo plazo absorbe la humedad del aire y el porcentaje de agua aumenta al 7-15 %. El contenido de impurezas inorgánicas y sustancias volátiles está regulado por GOST y no debe exceder el 3% y el 20%, respectivamente. La composición elemental depende de la tecnología de producción y se parece aproximadamente a esto:
- Carbono 80-92%.
- Oxígeno 5-15%.
- Hidrógeno 4-5%.
- Nitrógeno ~0%.
- Azufre ~0%.
La fórmula química del carbón vegetal muestra que, en términos de contenido de carbono, está cerca de la piedra, pero además tiene solo una pequeña cantidad de elementos innecesarios para la combustión (azufre y nitrógeno).
Carbón activado
El carbón activado es un tipo de carbón con un área de superficie de poro específica alta, lo que lo hace incluso más absorbente que la madera. El carbón vegetal y el carbón, así como las cáscaras de coco se utilizan como materias primas para su producción. El material de partida se somete a un proceso de activación. Su esencia es abrir los poros obstruidos con alta temperatura, soluciones electrolíticas o vapor de agua.
Durante el proceso de activación, solo cambia la estructura de la sustancia, por lo que la fórmula química del carbón activadoidéntica a la composición de las materias primas de las que se ha hecho. El contenido de humedad del carbón activado depende de la superficie específica de los poros y suele ser inferior al 12 %.
