Mihailo Lomonosov, poznati ruski znanstvenik iz 18. stoljeća, još u ta davna vremena dao je definiciju kako je ovaj mineral nastao u prirodi. Naime: od ostataka biljaka, poput treseta, nastao je i ugljen. Njegovo obrazovanje, prema Lomonosovu, bilo je posljedica nekoliko čimbenika. Prvo, ostaci vegetacije raspadali su se bez sudjelovanja "slobodnog zraka" (odnosno bez slobodnog pristupa kisika). Drugo, postojao je prilično visok temperaturni režim. I treće, "teret krova", odnosno povećani pritisak stijene, odigrao je svoju ulogu. To se dogodilo u davna vremena, kada čovječanstvo još nije postojalo na planeti Zemlji.
Slučajevi prošlih dana
U svakom slučaju, povijest nastanka ugljena je posao takvihdalekih dana, da moderni znanstvenici mogu samo nagađati i pretpostaviti, objašnjavajući proces. Ali danas je to prilično precizno proučavano. A mehanizmi nastanka ugljena (njegov nastanak iz preliminarnih sirovina) poznati su znanosti.
Od treseta
Otpad viših biljaka postupno se pretvara u tresetne mase, koje se nakupljaju u močvarnim područjima i zarastaju drugim biljkama, postupno tonući u dubinu. Nalazeći se na dubini, tresetišta neprestano mijenjaju svoj kemijski sastav (složeniji spojevi prelaze u jednostavnije, raspadaju se). Neki od njih se otapaju u vodi i ispiru, a neki prelaze u plinovito stanje. Tako u močvarama nastaju metan i ugljični dioksid koji na tim pustim mjestima daje karakterističan miris zraka. Važnu funkciju u ovom procesu imaju gljive i bakterije, koje doprinose daljnjoj razgradnji tkiva mrtvih biljaka.
ugljici
Tijekom vremena, u procesu stalnih modifikacija, najstabilniji spojevi ugljikovodika akumuliraju se u tresetištu. A budući da se svo to zasićenje tresetnih masa ugljikovodicima provodi praktički bez pristupa kisiku, ugljik se ne pretvara u plin i ne isparava. Postoji izolacija od pristupa zraka i istovremeno zasićenje s povećanjem tlaka: ugljen se formira od treseta. Njegovo formiranje traje stotinama tisućljeća, ovaj proces nije tako brz! Prema znanstvenicima, većina sadašnjih rezervi i slojeva ugljena potječe izPaleozoik, odnosno prije više od 300 milijuna godina.
Zanimljivo: koje su vrste ugljena?
- Najlabaviji i najmlađi od svih vrsta je lignit (što znači "drvenast"). U njemu su još vidljivi ostaci biljnih masa i drva. U osnovi, lignit je drveni treset.
- Smeđi ugljen nastaje u šavovima sa jačim razlaganjem biljnih ostataka. Leži, u pravilu, na dubini od jednog kilometra. U njemu još uvijek ima puno tekućine (više od 40%). Gori prilično dobro, ali proizvodi malo topline.
- U mnogim dijelovima svijeta ugljen se nalazi na dubinama do tri kilometra. Njegovo stvaranje iz smeđeg fosila događa se samo pod određenim uvjetima: kada se slojevi spuste u dublje horizonte i kada se odvija proces izgradnje planine. Tamo, pod visokim tlakom i bez pristupa kisiku, dovršava se proces prijelaza iz jedne frakcije u drugu. Takav ugljen sadrži više od 75% ugljika, bolje gori i daje više topline.
- Antracit - ugljen starijih rasa. Leži na dubini do pet kilometara. Ima još više ugljika i još manje vlage (skoro uopće). Ne pali se dobro, ali je prijenos topline najveći od svih vrsta. U antracitu se praktički ne mogu otkriti ostaci biljaka od kojih je nastao. Takav se ugljen smatra najperspektivnijim u rudarstvu za industriju.
Ali to nije sve
Priroda je odredila da antracit, sam po sebi najgušći ugljen sanajveći sadržaj ugljika (95 posto ili više) nije završna faza transformacija koje se događaju s biljnim ostacima u okolišu. Šungit je tvar koja nastaje iz ugljena u još težim uvjetima. Grafit se javlja pri visokim temperaturama iz istog materijala. A ako dodate super-visok tlak, tada nastaje dijamant, najtrajnija tvar koja ima i industrijsku i umjetničku vrijednost za cijelo čovječanstvo.
Ali treba imati na umu: začudo, sve te naizgled različite tvari - od biljaka do dijamanata - sastoje se od ugljične tvari, samo s različitom strukturom na molekularnoj razini!
Obrazovanje i važnost kamenog ugljena
Nemoguće je precijeniti važnost ugljena za razvoj industrije i općenito za cjelokupnu ljudsku kulturu na Zemlji. A njegov opseg je vrlo širok. Da ne govorimo o činjenici da je ugljen odlično gorivo za grijanje domova, grijanje peći u industriji, proizvodnju električne energije, iz ugljena se vadi i puno tvari potrebnih ljudima. Sumpor i vanadij, cink i olovo, germanij - sve to daje čovječanstvu ovaj mineral.
Ugljen se koristi za taljenje metala, čelika, lijevanog željeza. Proizvodi izgaranja ugljena - u proizvodnji nekih građevinskih materijala. Tijekom posebne obrade fosila iz njega se dobiva benzen koji se koristi u proizvodnji lakova i otapala, kao što je građevinski materijal kao što je linoleum. Od ukapljenog posebnim tehnologijamaugljen izlazi tekuće gorivo za strojeve. Ugljen je sirovina za proizvodnju grafita i industrijskih dijamanata, a na bazi ovog prirodnog materijala izrađuje se ukupno više od četiri stotine proizvoda za industriju i uslužni sektor.
Znanost u školi: stvaranje ugljena
Djeci, prilikom polaganja relevantne teme u srednjim razredima, preporuča se u pristupačnom obliku razgovarati o stvaranju ugljena u prirodi. Molimo navedite koliko dugo traje ovaj proces. Opisujući ukratko nastanak ugljena, trebate se usredotočiti na njegov značaj za razvoj industrije i napredak u suvremenim i povijesnim uvjetima, izraditi plan poruke koju će učenici sami napraviti.
