Ugalj u svojim različitim modifikacijama može imati boju od smeđe do crne. Dobro je gorivo, pa se koristi za pretvaranje toplotne energije u električnu. Nastaje kao rezultat akumulacije biljne mase i prolaska fizičkih i hemijskih procesa u njoj.
Razne modifikacije uglja
Akumulacija drvne mase u močvarnom tlu dovodi do stvaranja treseta, koji je preteča uglja. Formula treseta je prilično komplicirana, osim toga, ne postoji specifičan stehiometrijski omjer za ovu vrstu uglja. Suvi treset se sastoji od atoma ugljika, vodika, kisika, dušika i sumpora.
Dalje, treset pod produženim izlaganjem visokoj temperaturi i visokim pritiscima koji nastaju tokom geoloških procesa, prolazi kroz niz sljedećih modifikacija uglja:
- Mrki ugalj ili lignit.
- Bitumen.
- ugalj.
- Antracit.
Krajnji proizvod ovog lanca transformacija je tvrdi grafit ili ugalj sličan grafitu, čija je formula čisti ugljenik C.
karbonsko drvo
Prije oko 300 miliona godina, tokom perioda karbona, veći dio zemlje naše planete bio je prekriven ogromnim šumama paprati. Postepeno su ove šume izumrle, a drvo se nakupilo u močvarnim tlima na kojima su rasle. Velika količina vode i prljavštine stvarala je prepreke za prodiranje kiseonika, pa se mrtvo drvo nije raspadalo.
Dugo je novo mrtvo drvo prekrivalo starije slojeve, čiji su se pritisak i temperatura postepeno povećavali. Povezani geološki procesi su na kraju doveli do formiranja naslaga uglja.
Proces karbonizacije
Izraz "karbonizacija" odnosi se na metamorfnu transformaciju ugljika povezanu sa povećanjem debljine slojeva drveća, tektonskim pokretima i procesima, kao i povećanjem temperature u zavisnosti od dubine slojeva.
Povećanje pritiska prvenstveno menja fizička svojstva uglja, čija hemijska formula ostaje nepromenjena. Posebno se mijenja njegova gustoća, tvrdoća, optička anizotropija i poroznost. Povećanje temperature mijenja samu formulu uglja prema povećanju sadržaja ugljika i smanjenju kisika i vodika. Ovi hemijski procesi dovode do povećanja karakteristika goriva uglja.
ugalj
Ova modifikacija uglja je veoma bogata ugljenikom, što dovodi do visokog koeficijenta prenosa toplote i dovodi do njegove upotrebe u energetskoj industriji kao glavnog goriva.
Formula uglja se sastoji odbitumenske tvari, čijom destilacijom se iz njih mogu izdvojiti aromatični ugljikovodici i tvar poznata kao koks, koja se široko koristi u metalurškim procesima. Osim bitumenskih jedinjenja, u uglju ima dosta sumpora. Ovaj element je glavni izvor zagađenja zraka od sagorijevanja uglja.
Ugalj je crn i gori polako, stvarajući žuti plamen. Za razliku od mrkog uglja, njegova kalorijska vrijednost je veća i iznosi 30-36 MJ/kg.
Formula uglja ima složen sastav i sadrži mnogo jedinjenja ugljenika, kiseonika i vodonika, kao i azota i sumpora. Ovakva raznolikost hemijskih jedinjenja bila je početak razvoja čitavog pravca u hemijskoj industriji - karbohemije.
Trenutno je kameni ugalj skoro zamijenjen prirodnim plinom i naftom, ali i dalje postoje dvije važne upotrebe:
- glavno gorivo u termoelektranama;
- izvor koksa dobijenog sagorevanjem kamenog uglja bez kiseonika u zatvorenim visokim pećima.
