ANGLIES GAMTOJE: VIETA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - GEOGRAFÍA - 2025

Pobūdžio anglies galima rasti deimantai, nafta ir grafitai, tarp daugelio kitų scenarijų. Šis cheminis elementas periodinėje lentelėje užima šeštąją vietą ir yra horizontalioje eilutėje arba 2 periode ir 14 stulpelyje. Jis yra nemetalo ir tetravalentas; tai yra, jis gali užmegzti 4 elektroninius cheminius ryšius arba kovalentinius ryšius.

Anglis yra gausiausias žemės plutos elementas. Dėl šios gausos, dėl unikalios organinių junginių susidarymo įvairovės ir dėl išskirtinio sugebėjimo formuoti makromolekules ar polimerus žemėje įprastoje temperatūroje, jis tampa bendru visų žinomų gyvybės formų elementu.

1 pav. Anglies pavidalas. Šaltinis: „Rdamian1234“, iš „Wikimedia Commons“

Anglies gamtoje yra kaip cheminio elemento, nesusiejant su grafitu ir deimantu. Tačiau didžiąja dalimi jis yra sujungtas į anglies cheminius junginius, tokius kaip kalcio karbonatas (CaCO ₃ ) ir kiti junginiai aliejuje ir gamtinėse dujose.

Jis taip pat formuoja įvairius mineralus, tokius kaip antracitas, anglis, lignitas ir durpės. Didžiausia anglies svarba yra ta, kad ji sudaro vadinamąjį „gyvenimo bloką“ ir yra visuose gyvuose organizmuose.

Kur randama anglies ir kokia forma?

Gamtoje esanti anglis yra ne tik įprastas cheminis elementas, bet ir trys kristalinės formos: deimantas, grafitas ir fullerinas.

Taip pat yra keletas amorfinių mineralinių formų anglių (antracito, lignito, akmens anglių, durpių), skystųjų formų (naftos rūšių) ir dujinių (gamtinių dujų).

Kristalinės formos

Kristalinės formos anglies atomai susijungia ir sudaro tvarkingus modelius su geometriniu erdviniu išdėstymu.

Grafitas

Tai minkšta juoda kieta medžiaga, turinti metalinį blizgesį ar blizgesį ir atspari karščiui (ugniai atspari). Jo kristalinė struktūra sudaro anglies atomus, sujungtus šešiakampiais žiedais, kurie, savo ruožtu, jungiasi sudarydami lakštus.

Grafito indėliai yra reti ir jie buvo rasti Kinijoje, Indijoje, Brazilijoje, Šiaurės Korėjoje ir Kanadoje.

Deimantas

Jis yra labai kietas, skaidrus, praleidžiantis šviesą, daug tankesnis nei grafitas: deimanto tankio vertė yra beveik dvigubai didesnė nei grafito.

Anglies atomai deimante sujungti tetraedrine geometrija. Taip pat deimantas yra formuojamas iš grafito, veikiant labai aukštai temperatūrai ir slėgiui (3000 ^° C ir 100 000 atm).

Didžioji dalis deimantų yra 140–190 km gylyje. Per gilius ugnikalnio išsiveržimus magma gali juos pernešti į atstumą arčiau paviršiaus.

Deimantų indėliai yra Afrikoje (Namibijoje, Ganoje, Kongo Demokratinėje Respublikoje, Siera Leonėje ir Pietų Afrikoje), Amerikoje (Brazilija, Kolumbija, Venesuela, Gajana, Peru), Okeanijoje (Australija) ir Azijoje (Indija).

3 pav. Anglis ir deimantas. Šaltinis: XAVI999, iš „Wikimedia Commons“.

Fullerenes

Tai yra molekulinės anglies formos, sudarančios 60 ir 70 anglies atomų grupes beveik sferinėse molekulėse, panašias į futbolo kamuolius.

Taip pat yra mažesnių 20 anglies atomų fullerinų. Kai kurios fullenų formos yra anglies nanovamzdeliai ir anglies pluoštai.

4 paveikslas. Fulrenas. „IMeowbot“ per „Wikimedia Commons“

Amorfinės formos

Amorfinėse formose anglies atomai nesijungia, sudarydami tvarkingą ir taisyklingą kristalinę struktūrą. Vietoje jų net yra kitų elementų priemaišų.

Antracitas

Tai seniausia metamorfinė mineralinė anglis (susidaranti dėl uolienų modifikavimo veikiant temperatūrai, slėgiui ar skysčių cheminiam poveikiui), nes jos susidaro iš pirminės arba paleozojaus eros, anglies periodo.

Antracitas yra amorfinė anglies forma, kurioje yra daugiausia šio elemento: nuo 86 iki 95%. Jis yra pilkai juodos spalvos su metaliniu blizgesiu, jis yra sunkus ir kompaktiškas.

Antracitas paprastai randamas geologinių deformacijų zonose ir sudaro apie 1% pasaulio anglies atsargų.

Geografiškai jis aptinkamas Kanadoje, JAV, Pietų Afrikoje, Prancūzijoje, Didžiojoje Britanijoje, Vokietijoje, Rusijoje, Kinijoje, Australijoje ir Kolumbijoje.

5 pav. Antracitas, seniausia anglis, turinti didžiausią anglies kiekį. „Educerva“, iš „Wikimedia Commons“

Anglis

Tai mineralinė anglis, organinės kilmės nuosėdinė uoliena, kurios formavimasis prasidėjo paleozojaus ir mezozojaus laikais. Jame yra 75–85% anglies.

Jis yra juodos spalvos, pasižymi nepermatomumu, matinės ir riebios išvaizdos, nes jame yra daug bituminių medžiagų. Jis susidaro suspaudžiant lignitą paleozojaus epochoje, anglies ir Permės laikotarpiuose.

Tai pati gausiausia anglies forma planetoje. JAV, Didžiojoje Britanijoje, Vokietijoje, Rusijoje ir Kinijoje yra didelių anglių telkinių.

Lignitas

Tai mineralinės iškastinės akmens anglys, susidariusios trečiajame amžiuje iš durpių suspaudžiant (aukštas slėgis). Jame yra mažiau nei 70–80% anglies nei anglis.

Tai šiek tiek kompaktiška medžiaga, trupinėlis (bruožas, skiriantis ją nuo kitų anglies mineralų), rudos arba juodos spalvos. Jos tekstūra yra panaši į medienos, o anglies kiekis svyruoja nuo 60 iki 75%.

Tai lengvai užsidegantis kuras, turintis mažą kaloringumą ir mažesnį vandens kiekį nei durpės.

Vokietijoje, Rusijoje, Čekijoje, Italijoje (Veneto, Toskanos, Umbrijos regionuose) ir Sardinijoje yra svarbių rusvųjų anglių kasyklų. Ispanijoje rusvųjų anglių telkiniai yra Astūrijoje, Andoroje, Saragosoje ir La Korunoje.

Durpės

Tai yra organinės kilmės medžiaga, kurios formavimasis kilęs iš Kvartero eros, daug naujesnės nei ankstesnės anglys.

Ji yra rusvai gelsvos spalvos ir yra mažo tankio kempinės masės pavidalo, kurioje galite pamatyti augalų liekanas toje vietoje, kur jie atsirado.

Skirtingai nuo aukščiau paminėtų anglių, durpės neatsiranda dėl sumedėjusios medienos ar medienos karbonizacijos procesų, bet buvo suformuotos kaupiantis augalams, daugiausia žolėms ir samanoms, pelkėtose vietose per dar nebaigtą karbonizacijos procesą. .

Durpėse yra daug vandens; dėl šios priežasties prieš naudojimą reikia išdžiovinti ir sutankinti.

Joje mažai anglies (tik 55%); todėl turi mažai energijos. Deginant, jo pelenų likučiai yra gausūs ir išskiria daug dūmų.

Svarbių durpių telkinių yra Čilėje, Argentinoje (Tierra del Fuego), Ispanijoje (Espinosa de Cerrato, Palencia), Vokietijoje, Danijoje, Olandijoje, Rusijoje, Prancūzijoje.

6 pav. Durpių rezervuaras. Christianas Fischeris iš „Wikimedia Commons“

Nafta, gamtinės dujos ir bitumas

Nafta (iš lotyniškų petrae, reiškiančių „akmuo“; oleum, reiškianti „aliejus“: „akmens aliejus“) yra daugelio organinių junginių - daugumos iš jų angliavandenilių - mišinys, gaunamas anaerobinio bakterijų skilimo metu (nesant deguonis) organinių medžiagų.

Jis susidarė grunte, dideliame gylyje ir esant ypatingoms sąlygoms - tiek fiziniam (aukštas slėgis ir temperatūra), tiek cheminiam (specifinių katalizatorių junginių buvimas) procesui, kuris užtruko milijonus metų.

Šio proceso metu C ir H išsiskiria iš organinių audinių ir vėl sujungiami, kad susidarytų didžiulis skaičius angliavandenilių, kurie maišosi pagal savo savybes, sudarydami gamtines dujas, aliejų ir bitumą.

Planetos naftos telkiniai yra daugiausia Venesueloje, Saudo Arabijoje, Irake, Irane, Kuveite, Jungtiniuose Arabų Emyratuose, Rusijoje, Libijoje, Nigerijoje ir Kanadoje.

Natūralių dujų atsargos yra Rusijoje, Irane, Venesueloje, Katare, JAV, Saudo Arabijoje ir Jungtiniuose Arabų Emyratuose.

Fizinės ir cheminės savybės

Tarp anglies savybių galime paminėti:

Cheminis simbolis

C.

Atominis skaičius

6.

Fizinė būklė

Kieta normaliomis slėgio ir temperatūros sąlygomis (1 atmosfera ir 25 ^° C).

Spalva

Pilka (grafitas) ir skaidrus (deimantas).

Atominė masė

12,011 g / mol.

Lydymosi temperatūra

500 ^° C.

Virimo taškas

827 ^° C.

Tankis

2,62 g / cm ³ .

Tirpumas

Netirpi vandenyje, tirpi CCl ₄ anglies tetrachlorido .

Elektroninė konfigūracija

1s ² 2s ² 2p ² .

Elektronų skaičius išoriniame arba valentiniame apvalkale

Keturi.

Ryšio talpa

Keturi.

Catenation

Jis turi savybę sudaryti cheminius junginius ilgose grandinėse.

Biogeocheminis ciklas

Anglies ciklas yra biogeocheminis žiedinis procesas, kurio metu anglis gali keistis tarp Žemės biosferos, atmosferos, hidrosferos ir litosferos.

Žinios apie šį ciklinį anglies procesą Žemėje leidžia pademonstruoti žmogaus veiksmus šio ciklo metu ir jo padarinius pasaulinei klimato kaitai.

Anglies gali cirkuliuoti tarp vandenynų ir kitų vandens telkinių, taip pat tarp litosferos, dirvožemyje ir podirvyje, atmosferoje ir biosferoje. Atmosferoje ir hidrosferoje anglis egzistuoja dujine forma kaip CO ₂ (anglies dioksidas).

Fotosintezė

Anglies iš atmosferos ekosistemose sugauna sausumos ir vandens organizmai (fotosintetiniai organizmai).

Fotosintezė leidžia vykti cheminei reakcijai tarp CO ₂ ir vandens, veikiama saulės energijos ir chlorofilo iš augalų, gaunant angliavandenius ar cukrų. Šis procesas paverčia paprastas molekules, turinčias mažą energijos kiekį CO ₂ , H ₂ O ir deguonį O ₂ , į sudėtingas aukštos energijos molekulines formas, kurios yra cukrus.

Heterotrofiniai organizmai, kurie negali fotosintezuoti ir yra ekosistemų vartotojai, gauna anglies ir energijos, maitindamiesi gamintojais ir kitais vartotojais.

Kvėpavimas ir skilimas

Kvėpavimas ir skilimas yra biologiniai procesai, išleidžiantys į aplinką anglį kaip CO ₂ arba CH ₄ (metanas, gaunamas anaerobinio skilimo metu; tai yra, trūkstant deguonies).

Geologiniai procesai

Vykstant geologiniams procesams ir laikui bėgant, anglis, susidariusi dėl anaerobinio skilimo, gali būti paversta iškastiniu kuru, pavyzdžiui, nafta, gamtinėmis dujomis ir anglis. Taip pat anglis taip pat yra kitų mineralų ir uolienų dalis.

Žmogaus veiklos trukdžiai

Kai žmogus degindamas iškastinį kurą naudoja energiją, anglis į atmosferą grįžta didžiulio kiekio CO ₂ pavidalu, kurio neįmanoma prilyginti natūraliam biogeocheminiam anglies ciklui.

Šis žmogaus veiklos metu pagamintas CO ₂ perteklius neigiamai veikia anglies ciklo pusiausvyrą ir yra pagrindinė visuotinio atšilimo priežastis.

2 pav. Anglies biogeocheminis ciklas. „Carbon_cycle-cute_diagram.jpeg“: vartotojas Kevinas Saffas en.wikipedia Išvestinis darbas: „FischX“ Vertimas: Tomás Clarke, per „Wikimedia Commons“

Programos

Anglies ir jos junginių panaudojimas yra labai įvairus. Ryškiausias iš šių:

Nafta ir gamtinės dujos

Pagrindinis ekonominis anglies panaudojimas reiškia, kad jis naudojamas kaip iškastinio kuro angliavandenilis, toks kaip metano dujos ir nafta.

Nafta distiliuojama naftos perdirbimo gamyklose, norint gauti įvairius darinius, tokius kaip benzinas, dyzelinas, žibalas, asfaltas, tepalai, tirpikliai ir kiti, kurie savo ruožtu naudojami naftos chemijos pramonėje, gaminančioje žaliavas plastikų, trąšų, vaistų ir dažų pramonėje. , tarp kitko.

Grafitas

Grafitas naudojamas atliekant šiuos veiksmus:

- Jis naudojamas pieštukų, sumaišytų su moliais, gamyboje.

- Tai yra ugniai atsparių, karščiui atsparių plytų ir tiglių kūrimo dalis.

- Įvairiais mechaniniais prietaisais, tokiais kaip poveržlės, guoliai, stūmokliai ir sandarikliai.

- Tai puikus kietas tepalas.

- Dėl savo elektrinio laidumo ir cheminio inertiškumo jis naudojamas gaminant elektrodus, anglį elektriniams varikliams.

- Jis naudojamas kaip moderatorius atominėse elektrinėse.

Deimantas

Deimantas pasižymi ypač išskirtinėmis fizinėmis savybėmis, tokiomis kaip aukščiausias iki šiol žinomas kietumo laipsnis ir šilumos laidumas.

Šios savybės leidžia jas naudoti pramonėje įrankiuose, naudojamuose pjaustymui, ir poliravimo priemonėse dėl jų didelio abrazyvumo.

Jos optinės savybės, tokios kaip skaidrumas ir gebėjimas suskaidyti baltą šviesą ir sulaužyti šviesą, suteikia daug galimybių ją naudoti optiniuose prietaisuose, pavyzdžiui, gaminant lęšius ir prizmes.

Būdingas blizgesys, gautas dėl optinių savybių, taip pat labai vertinamas juvelyrikos pramonėje.

Antracitas

Antracitą sunku uždegti, jis lėtai dega ir reikalauja daug deguonies. Jo degimas sukelia mažai šviesiai mėlyną liepsną ir skleidžia daug šilumos.

Prieš keletą metų antracitas buvo naudojamas termoelektrinėse ir namų šildymui. Jo naudojimas turi tokių pranašumų, kaip mažai pelenų ar dulkių, mažai dūmų ir lėtas degimo procesas.

Dėl didelių ekonominių išlaidų ir stygiaus antracitas buvo pakeistas gamtinėmis dujomis termoelektrinėse ir elektra namuose.

Anglis

Anglis naudojama kaip žaliava norint gauti:

- Koksas, kuras iš aukštakrosnių plieno gamyklose.

- Kreozotas, gaunamas maišant deguto distiliatus iš akmens anglių ir naudojamas kaip apsauginis elementas veikiamos medienos hermetikas.

- krezas (chemiškai metilfenolis), ekstrahuotas iš akmens anglių ir naudojamas kaip dezinfekavimo ir antiseptikas,

- Kiti dariniai, tokie kaip dujos, degutas ar derva, ir junginiai, naudojami kvepalų, insekticidų, plastikų, dažų, padangų ir kelių dangų gamyboje.

Lignitas

Lignitas yra vidutinės kokybės kuras. Jet, lignito įvairovė, pasižymi tuo, kad yra labai kompaktiška dėl ilgo karbonizacijos proceso ir aukšto slėgio, todėl naudojama juvelyrikoje ir papuošaluose.

Durpės

Durpės naudojamos šiose veiklose;

- augalų rūšių augimui, palaikymui ir transportavimui.

- Kaip ekologiškas kompostas.

- Kaip gyvūnų lova arklidėse.

- Kaip žemos kokybės kuras.

Nuorodos

1. Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. ir Price, G. (2017). Chemija3: Neorganinės, organinės ir fizinės chemijos pristatymas. „Oxford University Press“.
2. Demingas, A. (2010). Elementų karalius? Nanotechnologijos. 21 (30): 300201. doi: 10.1088
3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. ir Zandbergen, H. (2004). Grafito superhubiškumas. Fizinės apžvalgos raštai. 92 (12): 126101. doi: 10.1103
4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. ir Sumiya, H. (2003). Medžiagos: ypač sunkus polikristalinis deimantas iš grafito. Gamta. 421 (6923): 599–600. doi: 10.1038
5. Savvatimskiy, A. (2005). Grafito lydymosi temperatūros ir skystos anglies savybių matavimai (1963–2003 m. Apžvalga). Anglis. 43 (6): 1115. doi: 10.1016