Arang batu dalam pelbagai pengubahsuaiannya boleh mempunyai warna daripada coklat kepada hitam. Ia adalah bahan api yang baik, jadi ia digunakan dalam penukaran tenaga haba kepada tenaga elektrik. Ia terbentuk hasil daripada pengumpulan jisim tumbuhan dan laluan proses fizikal dan kimia di dalamnya.
Pelbagai pengubahsuaian arang batu
Pengumpulan pulpa kayu dalam tanah berpaya membawa kepada pembentukan gambut, yang merupakan pendahulu kepada arang batu. Formula gambut agak rumit, di samping itu, tiada nisbah stoikiometrik khusus untuk arang batu jenis ini. Gambut kering terdiri daripada atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur.
Selanjutnya, gambut di bawah pendedahan berpanjangan kepada suhu tinggi dan tekanan tinggi akibat daripada proses geologi, mengalami beberapa pengubahsuaian arang batu berikut:
- Arang batu perang atau lignit.
- Bitumen.
- Arang batu.
- Antrasit.
Hasil akhir rantaian transformasi ini ialah grafit keras atau arang batu seperti grafit, yang formulanya ialah karbon C tulen.
Kayu berkarbonifer
Kira-kira 300 juta tahun dahulu, semasa zaman Karbon, kebanyakan tanah di planet kita dilitupi dengan hutan pakis gergasi. Secara beransur-ansur, hutan ini mati, dan kayu terkumpul di tanah berpaya tempat mereka tumbuh. Sebilangan besar air dan kotoran mencipta halangan untuk penembusan oksigen, jadi kayu mati tidak reput.
Untuk masa yang lama, kayu yang baru mati menutupi lapisan lama, tekanan dan suhunya meningkat secara beransur-ansur. Proses geologi yang berkaitan akhirnya membawa kepada pembentukan mendapan arang batu.
Proses pengkarbonan
Istilah "pengkarbonan" merujuk kepada transformasi metamorfik karbon yang dikaitkan dengan peningkatan dalam ketebalan lapisan pokok, pergerakan dan proses tektonik, serta peningkatan suhu bergantung pada kedalaman strata.
Peningkatan tekanan terutamanya mengubah sifat fizikal arang batu, yang formula kimianya kekal tidak berubah. Khususnya, ketumpatan, kekerasan, anisotropi optik dan perubahan keliangannya. Peningkatan suhu mengubah formula arang batu ke arah peningkatan kandungan karbon dan penurunan oksigen dan hidrogen. Proses kimia ini membawa kepada peningkatan dalam ciri bahan api arang batu.
Arang batu
Pengubahsuaian arang batu ini sangat kaya dengan karbon, yang membawa kepada pekali pemindahan haba yang tinggi dan membawa kepada penggunaannya dalam industri tenaga sebagai bahan api utama.
Formula arang batu terdiri daripadabahan bitumen, penyulingan yang memungkinkan untuk mengekstrak daripadanya hidrokarbon aromatik dan bahan yang dikenali sebagai kok, yang digunakan secara meluas dalam proses metalurgi. Sebagai tambahan kepada sebatian bitumen, terdapat banyak sulfur dalam arang batu. Unsur ini merupakan punca utama pencemaran udara daripada pembakaran arang batu.
Arang batu berwarna hitam dan terbakar perlahan-lahan, menghasilkan nyalaan kuning. Tidak seperti arang perang, nilai kalorinya lebih tinggi dan berjumlah 30-36 MJ/kg.
Formula arang batu mempunyai komposisi yang kompleks dan mengandungi banyak sebatian karbon, oksigen dan hidrogen, serta nitrogen dan sulfur. Kepelbagaian sebatian kimia sebegitu merupakan permulaan kepada perkembangan keseluruhan arah dalam industri kimia - karbokimia.
Pada masa ini, arang batu keras hampir digantikan dengan gas asli dan minyak, tetapi dua kegunaan penting terus wujud:
- bahan api utama dalam loji kuasa haba;
- sumber kok yang diperoleh melalui pembakaran arang keras tanpa oksigen dalam relau letupan tertutup.
