میخائیلو لومونوسوف، دانشمند مشهور روسی قرن هجدهم، در آن دوران باستان تعریفی از چگونگی پیدایش این ماده معدنی در طبیعت ارائه کرد. یعنی: از بقایای گیاهان، مانند ذغال سنگ نارس، زغال سنگ نیز به وجود آمد. تحصیلات او، به گفته لومونوسوف، به دلیل عوامل متعددی بود. اولا، بقایای پوشش گیاهی بدون مشارکت "هوای آزاد" (یعنی بدون دسترسی آزاد به اکسیژن) تجزیه می شوند. ثانیا، یک رژیم دمای نسبتاً بالا وجود داشت. و ثالثاً "بار سقف" یعنی افزایش فشار سنگ نقش خود را ایفا کرد. این در دوران باستان اتفاق افتاد، زمانی که بشریت هنوز در سیاره زمین وجود نداشت.
موارد روزهای گذشته
در هر صورت، تاریخ شکل گیری زغال سنگ کار این چنین استروزهای دور، که دانشمندان مدرن فقط می توانند حدس ها و فرضیات بکنند و این روند را توضیح دهند. اما امروزه کاملاً دقیق مورد مطالعه قرار گرفته است. و مکانیسم چگونگی ظاهر شدن زغال سنگ (تشکیل آن از مواد اولیه اولیه) برای علم شناخته شده است.
از ذغال سنگ نارس
ضایعات گیاهان عالی به تدریج به توده های ذغال سنگ نارس تبدیل می شوند که در مناطق باتلاقی جمع می شوند و با گیاهان دیگر بیش از حد رشد می کنند و به تدریج در اعماق فرو می روند. تورب زمین ها با قرار گرفتن در عمق، به طور مداوم ترکیب شیمیایی خود را تغییر می دهند (ترکیبات پیچیده تر به ترکیبات ساده تر تبدیل می شوند، تجزیه می شوند). برخی از آنها در آب حل شده و شسته می شوند و برخی به حالت گازی در می آیند. اینگونه است که متان و دی اکسید کربن در باتلاق ها تشکیل می شود و بوی مشخصی از هوا در این مکان های متروک می دهد. یک عملکرد مهم در این فرآیند توسط قارچ ها و باکتری ها انجام می شود که به تجزیه بیشتر بافت گیاهان مرده کمک می کند.
کربن
با گذشت زمان، در فرآیند اصلاحات مداوم، پایدارترین ترکیبات هیدروکربنی در تورب‌زارها تجمع می‌یابند. و از آنجایی که تمام این اشباع توده ذغال سنگ نارس با هیدروکربن ها عملاً بدون دسترسی به اکسیژن انجام می شود ، کربن به گاز تبدیل نمی شود و تبخیر نمی شود. انزوا از دسترسی هوا و اشباع همزمان با افزایش فشار وجود دارد: زغال سنگ از ذغال سنگ نارس تشکیل می شود. شکل گیری آن صدها هزار سال طول می کشد، این روند آنقدر سریع نیست! به گفته دانشمندان، بیشتر ذخایر کنونی و درزهای زغال سنگ منشأ گرفته اندپالئوزوئیک، یعنی بیش از 300 میلیون سال پیش.
جالب است: انواع زغال سنگ چیست؟
- سست‌ترین و جوان‌ترین گونه از همه گونه‌ها، لیگنیت (به معنای چوبی) است. بقایای توده های گیاهی و چوب هنوز در آن نمایان است. اساساً، زغال سنگ نارس پیت چوبی است.
- زغال سنگ قهوه ای در درزهایی با تجزیه قوی تر بقایای گیاهی تشکیل می شود. معمولاً در عمق یک کیلومتری قرار دارد. هنوز مقدار زیادی مایع در آن وجود دارد (بیش از 40٪). نسبتاً خوب می سوزد، اما گرمای کمی تولید می کند.
- در بسیاری از نقاط جهان، زغال سنگ در عمق تا سه کیلومتری یافت می شود. شکل‌گیری آن از یک فسیل قهوه‌ای فقط در شرایط خاصی اتفاق می‌افتد: زمانی که لایه‌ها به افق‌های عمیق‌تر فرود می‌آیند و فرآیند ساخت کوه انجام می‌شود. در آنجا، تحت فشار بالا و بدون دسترسی به اکسیژن، فرآیند انتقال از یک کسر به کسر دیگر کامل می شود. این زغال سنگ حاوی بیش از 75 درصد کربن است، بهتر می سوزد و حرارت بیشتری می دهد.
- آنتراسیت - زغال سنگ از نژادهای قدیمی تر. در عمق پنج کیلومتری قرار دارد. حتی کربن بیشتر و حتی رطوبت کمتری دارد (تقریباً اصلاً وجود ندارد). به خوبی شعله ور نمی شود، اما انتقال حرارت بالاترین در بین همه انواع است. در آنتراسیت، بقایای گیاهانی که از آن سرچشمه گرفته است، عملاً غیرقابل تشخیص هستند. چنین زغال سنگی امیدوار کننده ترین زغال سنگ در معدن برای صنعت محسوب می شود.
اما این همه ماجرا نیست
طبیعت حکم کرد که آنتراسیت، به خودی خود متراکم ترین زغال سنگ بابالاترین محتوای کربن (95 درصد یا بیشتر) آخرین مرحله تغییر شکل نیست که با بقایای گیاهی در محیط رخ می دهد. شونگیت ماده ای است که در شرایط شدیدتر از زغال سنگ به وجود می آید. گرافیت در دماهای بالا از همان ماده ایجاد می شود. و اگر فشار فوق العاده بالا اضافه کنید، الماسی تشکیل می شود، بادوام ترین ماده ای که هم ارزش صنعتی و هم هنری برای همه بشریت دارد.
اما باید به خاطر داشت: به اندازه کافی عجیب، همه این مواد به ظاهر متفاوت - از گیاهان گرفته تا الماس - از ماده کربن تشکیل شده اند، فقط با ساختاری متفاوت در سطح مولکولی!
آموزش و اهمیت زغال سنگ
غیرممکن است که اهمیت زغال سنگ برای توسعه صنعت و به طور کلی برای کل فرهنگ بشری روی زمین را بیش از حد ارزیابی کرد. و دامنه آن بسیار گسترده است. ناگفته نماند که زغال سنگ یک سوخت عالی است که برای گرم کردن خانه ها، کوره های گرمایشی در صنعت، تولید برق استفاده می شود، بسیاری از مواد مورد نیاز مردم نیز از زغال سنگ استخراج می شود. گوگرد و وانادیوم، روی و سرب، ژرمانیوم - همه اینها به بشریت این ماده معدنی را می دهد.
زغال سنگ برای ذوب فلز، فولاد، چدن استفاده می شود. محصولات احتراق زغال سنگ - در تولید برخی از مصالح ساختمانی. در طی فرآوری ویژه فسیل، بنزن از آن به دست می آید که در تولید لاک ها و حلال ها از جمله مصالح ساختمانی مانند مشمع کف اتاق استفاده می شود. از مایع شده توسط فن آوری های خاصزغال سنگ سوخت مایع برای ماشین آلات خارج می شود. زغال سنگ ماده اولیه تولید گرافیت و الماس صنعتی است و در مجموع بیش از چهارصد محصول صنعتی و خدماتی بر اساس این ماده طبیعی ساخته می شود.
علم در مدرسه: تشکیل زغال سنگ
برای کودکان، هنگام گذراندن موضوع مربوطه در طبقات متوسط، توصیه می شود به شکلی در دسترس در مورد تشکیل زغال سنگ در طبیعت صحبت کنند. لطفاً بیان کنید که این پروسه چقدر طول می کشد. با توصیف مختصر شکل گیری زغال سنگ، باید بر اهمیت آن برای توسعه صنعت و پیشرفت در شرایط مدرن و تاریخی تمرکز کنید، برنامه ای برای پیامی تهیه کنید که دانش آموزان به تنهایی انجام خواهند داد.
