O carvão é um dos combustíveis mais antigos conhecidos pelo homem. E ainda hoje ocupa uma posição de liderança em termos de uso. A razão para isso é sua prevalência, facilidade de extração, processamento e uso. Mas o que ele é? Qual é a fórmula química do carvão?
Na verdade, esta questão não está totalmente correta. O carvão não é uma substância, é uma mistura de várias substâncias. Existem muitos deles, por isso é impossível determinar completamente a composição do carvão. Portanto, sob a fórmula química do carvão neste artigo, vamos nos referir à sua composição elementar e algumas outras características.
Mas o que podemos aprender sobre o estado dessa substância? O carvão é formado a partir de restos de plantas ao longo de muitos anos devido à exposição à alta temperatura e pressão. E como as plantas são de natureza orgânica, as substâncias orgânicas predominarão na composição do carvão.
Dependendo da idade e de outras condições de origem do carvão, divide-se em vários tipos. Cada espécie se distingue por sua composição elementar, a presençaimpurezas e outras características importantes.
Carvão marrom
É o tipo mais jovem de carvão. Tem até uma estrutura lenhosa vegetal. Formado diretamente da turfa a uma profundidade de cerca de 1 quilômetro.
Este tipo de carvão contém uma quantidade bastante grande de umidade: de 20 a 40%. Quando exposto ao ar, evapora e o carvão se desfaz em pó. A seguir, falaremos sobre a composição química desse resíduo seco específico. A quantidade de impurezas inorgânicas no carvão marrom também é alta e chega a 20-45%. Essas impurezas são dióxido de silício, óxidos de alumínio, cálcio e ferro. Também pode conter óxidos de metais alcalinos.
Existem muitas substâncias orgânicas e inorgânicas voláteis neste carvão. Eles podem ter até metade da massa desse tipo de carvão. A composição elementar menos as substâncias inorgânicas e voláteis é a seguinte:
- Carbono 50-75%.
- Oxigênio 26-37%.
- Hidrogênio 3-5%.
- Nitrogênio 0-2%.
- Enxofre 0,5-3%.
Carvão
De acordo com o tempo de formação, esse tipo de carvão vem depois do marrom. Tem uma cor preta ou cinza-preta, bem como um brilho resinoso, às vezes metálico.
A umidade do carvão é muito menor que a do marrom: apenas 1-12%. O conteúdo de substâncias voláteis no carvão varia muito dependendo do local de extração. Pode ser mínimo (a partir de 2%), mas também pode atingir valores semelhantes ao da lenhite (até 48%). A composição elementar é a seguinte:
- Carbono 75-92%.
- Hidrogênio 2, 5-5, 7%.
- Oxigênio 1, 5-15%.
- Nitrogênio até 2,7%.
- Enxofre 0-4%.
Daqui podemos concluir que a fórmula química da hulha consiste em mais carbono do que a hulha. Isso torna esse tipo de carvão um combustível de melhor qualidade.
Antracite
Antracite é a forma mais antiga de carvão fóssil. É de cor preta escura e tem um brilho metálico característico. Este é o melhor carvão em termos de quantidade de calor que libera quando queima.
A quantidade de umidade e substâncias voláteis é muito pequena. Cerca de 5-7% para cada indicador. E a composição elementar é caracterizada por um teor de carbono extremamente alto:
- Carbono acima de 90%.
- Hidrogênio 1-3%.
- Oxigênio 1-1, 5%.
- Nitrogênio 1-1, 5%.
- Enxofre até 0,8%.
Mais carvão está contido apenas no grafite, que é mais um estágio de coalificação da antracite.
Carvão
Esse tipo de carvão não é fóssil, portanto possui algumas particularidades em sua composição. É produzido aquecendo a madeira seca a uma temperatura de 450-500 oC sem ar. Este processo é chamado de pirólise. Durante ele, várias substâncias são liberadas da madeira: metanol, acetona, ácido acético e outras, após o que se transforma em carvão. A propósito, a combustão da madeira também é pirólise, mas devido à presença de oxigênio no ar, os gases liberados inflamam. Isso é o que causa a existênciachamas ao queimar.
A madeira não é homogênea, tem muitos poros e capilares. Uma estrutura semelhante é parcialmente preservada no carvão obtido a partir dele. Por isso, tem boa capacidade de adsorção e é utilizado junto com carvão ativado.
O teor de umidade deste tipo de carvão é muito baixo (cerca de 3%), mas durante o armazenamento a longo prazo absorve a umidade do ar e a porcentagem de água sobe para 7-15%. O teor de impurezas inorgânicas e substâncias voláteis é regulado por GOSTs e não deve exceder 3% e 20%, respectivamente. A composição elementar depende da tecnologia de produção e se parece com isso:
- Carbono 80-92%.
- Oxigênio 5-15%.
- Hidrogênio 4-5%.
- Nitrogênio ~0%.
- Enxofre ~0%.
A fórmula química do carvão mostra que em termos de teor de carbono é próximo da pedra, mas além disso possui apenas uma pequena quantidade de elementos desnecessários para a combustão (enxofre e nitrogênio).
Carvão ativado
Carvão ativado é um tipo de carbono com uma área superficial de poros altamente específica, o que o torna ainda mais absorvente que a madeira. Carvão vegetal e carvão, bem como cascas de coco são utilizados como matérias-primas para sua produção. O material de partida é submetido a um processo de ativação. Sua essência é abrir poros entupidos com alta temperatura, soluções eletrolíticas ou vapor d'água.
Durante o processo de ativação, apenas a estrutura da substância muda, então a fórmula química do carvão ativadoidêntico à composição das matérias-primas de que foi feito. O teor de umidade do carvão ativado depende da área de superfície específica dos poros e geralmente é inferior a 12%.
