Michailo Lomonosov, slávny ruský vedec z 18. storočia, už v tých dávnych dobách definoval, ako tento minerál vznikol v prírode. Totiž: zo zvyškov rastlín, ako je rašelina, vzniklo aj uhlie. Jeho vzdelanie bolo podľa Lomonosova spôsobené viacerými faktormi. Po prvé, zvyšky vegetácie sa rozložili bez účasti „voľného vzduchu“(teda bez voľného prístupu kyslíka). Po druhé, bol tu pomerne vysoký teplotný režim. A po tretie, svoju úlohu zohralo „bremeno strechy“, teda zvýšený tlak horniny. Stalo sa to v dávnych dobách, keď ľudstvo na planéte Zem ešte neexistovalo.
Prípady minulých dní
V každom prípade je história vzniku uhlia taká záležitosťvzdialených dní, že moderní vedci môžu robiť len odhady a predpoklady, vysvetľujúc proces. Ale dnes je to celkom presne študované. A mechanizmy, ako sa uhlie objavuje (jeho tvorba z predbežných surovín), sú vedecky známe.
Z rašeliny
Odpad z vyšších rastlín sa postupne mení na rašelinovú masu, ktorá sa hromadí v bažinatých oblastiach a zarastá ďalšími rastlinami, ktoré postupne klesajú do hlbín. V hĺbke rašeliniská neustále menia svoje chemické zloženie (zložitejšie zlúčeniny sa menia na jednoduchšie, rozpadajú sa). Časť z nich sa rozpustí vo vode a vyplaví sa a časť prejde do plynného stavu. Takto sa v močiaroch tvorí metán a oxid uhličitý, čo dáva na týchto opustených miestach charakteristickú vôňu vzduchu. Dôležitú funkciu v tomto procese plnia huby a baktérie, ktoré prispievajú k ďalšiemu rozkladu pletiva odumretých rastlín.
Uhlíky
Postupom času, v procese prebiehajúcich úprav, sa najstabilnejšie uhľovodíkové zlúčeniny hromadia v rašeliniskách. A keďže celé toto nasýtenie rašelinových hmôt uhľovodíkmi prebieha prakticky bez prístupu kyslíka, uhlík sa nemení na plyn a neodparuje sa. Dochádza k izolácii od prístupu vzduchu a súčasnému nasýteniu so zvyšujúcim sa tlakom: uhlie vzniká z rašeliny. Jeho tvorba trvá stovky tisícročí, tento proces nie je taký rýchly! Podľa vedcov väčšina súčasných zásob a uhoľných slojov vznikla v rPaleozoikum, teda pred viac ako 300 miliónmi rokov.
Je to zaujímavé: aké sú druhy uhlia?
- Najvoľnejší a najmladší zo všetkých druhov je lignit (čo znamená „drevnatý“). Dodnes sú v nej viditeľné zvyšky rastlinných hmôt a dreva. Lignit je v podstate drevitá rašelina.
- Hnedé uhlie vzniká v slojoch so silnejším rozkladom rastlinných zvyškov. Leží spravidla v hĺbke jedného kilometra. Stále je v ňom veľa tekutiny (viac ako 40%). Horí pomerne dobre, ale produkuje málo tepla.
- V mnohých častiach sveta sa uhlie nachádza v hĺbkach až tri kilometre. K jeho vzniku z hnedej fosílie dochádza len za určitých podmienok: keď vrstvy klesajú do hlbších horizontov a prebieha proces budovania hôr. Tam sa pod vysokým tlakom a bez prístupu kyslíka dokončí proces prechodu z jednej frakcie na druhú. Takéto uhlie obsahuje viac ako 75 % uhlíka, lepšie horí a dáva viac tepla.
- Antracit - uhlie starodávnejších plemien. Leží v hĺbke až päť kilometrov. Má ešte viac uhlíka a ešte menej vlhkosti (takmer žiadnu). Nehorí sa dobre, ale prestup tepla je zo všetkých typov najvyšší. V antracitovej farbe sú zvyšky rastlín, z ktorých pochádza, prakticky nezistiteľné. Takéto uhlie sa považuje za najsľubnejšie v ťažbe pre priemysel.
To však nie je všetko
Príroda určila tento antracit, sám osebe najhustejšie uhlienajvyšší obsah uhlíka (95 percent alebo viac) nie je konečným štádiom premien, ktoré sa vyskytujú s rastlinnými zvyškami v životnom prostredí. Šungit je látka, ktorá vzniká z uhlia za ešte tvrdších podmienok. Grafit vzniká pri vysokých teplotách z rovnakého materiálu. A ak pridáte supervysoký tlak, vznikne diamant, najodolnejšia látka, ktorá má priemyselnú aj umeleckú hodnotu pre celé ľudstvo.
Treba si však zapamätať: napodiv, všetky tieto zdanlivo odlišné látky – od rastlín po diamanty – sú zložené z uhlíkovej hmoty, len s odlišnou štruktúrou na molekulárnej úrovni!
Vzdelávanie a význam čierneho uhlia
Je nemožné preceňovať význam uhlia pre rozvoj priemyslu a vo všeobecnosti pre celú ľudskú kultúru na Zemi. A jeho záber je veľmi široký. Nehovoriac o tom, že uhlie je výborným palivom na vykurovanie domácností, vykurovanie pecí v priemysle, výrobu elektriny, z uhlia sa získava aj množstvo látok potrebných pre ľudí. Síra a vanád, zinok a olovo, germánium – to všetko dáva ľudstvu tento minerál.
Uhlie sa používa na tavenie kovu, ocele, liatiny. Produkty spaľovania uhlia – pri výrobe niektorých stavebných materiálov. Pri špeciálnom spracovaní fosílie sa z nej získava benzén, ktorý sa používa pri výrobe lakov a rozpúšťadiel, takého stavebného materiálu, akým je linoleum. Zo skvapalneného špeciálnymi technológiamiuhlie vychádza ako tekuté palivo pre stroje. Uhlie je surovinou na výrobu grafitu a priemyselných diamantov a celkovo sa na báze tohto prírodného materiálu vyrába viac ako štyristo produktov pre priemysel a sektor služieb.
Veda v škole: tvorba uhlia
Pre deti sa pri absolvovaní príslušnej témy v stredných vrstvách odporúča porozprávať prístupnou formou o vzniku uhlia v prírode. Uveďte, ako dlho tento proces trvá. Stručne opíšte vznik uhlia, musíte sa zamerať na jeho význam pre rozvoj priemyslu a pokrok v moderných a historických podmienkach, zostaviť plán posolstva, ktoré študenti urobia sami.
