ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модели строения углей и их надмолекулярная структура из "Теоретические основы технологии горючих ископаемых" Модель структуры углей малой степени зрелости показана на рис. 48. Она включает два способных к обмену карбоксилат-иона, способных о6()азовать координационную связь с переходным металлом. С ним связаны координационно молекулы воды. Группы ОН— образуют водородную связь также с молекулами воды, поэтому внутренняя влага зтих углей составляет около 8 %. Они имеют молекулярно-пористую структуру, в микропоры которой проникают молекулы мальгх размеров. В их макромолекуле нет предпочтительной ориентации, поэтому такой уголь изотропен во всех направлениях, сильно окислен, не спекается и имеет низкую теплоту сгорания. [c.119] В пространственной структуре углей средних стадий зрелости (рис. 49) ароматические (ариловые) плоскости прерываются ассоциациями алифатических, алициклических и нафтеновых групп размером от 200 до 500 нм. Это соответствует более плотной анизотропной структуре. [c.119] Для характеристики химического строения органической массы углей необходимо также рассмотрение вопроса о межмолекулярном упорядочении, т.е. об организации надмолекулярных структур. На процесс межмолекулярного упорядочения путем взаимного сближения и взаимной упаковки ароматических конденсированных систем оказывают значительное влияние гидроароматические и гетероциклические структуры, а также концевые атомные группы вследствие стери-ческих затруднений. [c.120] Ароматические атомы в ряду зрелости углей от бурого до коксующихся по объему составляют 0,4-0,6 объема структурных единиц. Это указывает на то, что ароматические ядра в структурных единицах сильно экранированы, что препятствует их укладке в турбостратные пакеты. [c.120] В широком ряду катагенетической зрелости от бурых до жирных углей, как показывают дифрактограммы (рис. 51), структурные группировки между атомами углерода в конденсированном ядре взаимно не упорядочены. [c.120] В турбостратные структуры упорядочиваются шестьч емь аро ати ческих кластеров с межплоскостным расстоянием 344—348 ям и сред ним межатомным расстоянием в аморфной фазе от 400 —500 пм (рис. 52), поэтому органическая масса углей средних стадий зрелости представ ляет собой своеобразную двухфазную дисперсионную систему с аморф ной матрицей и турбостратной кристаллической фазой. В тощем угл кристаллиты слабо взаимосвязаны и поэтому происходит быстр .11 рост надмолекулярного упорядочения, называемого текстурой. В антра цитах пакеты из небольшого количества ароматических слоев срастаются в большие макромолекулы, а аморфная фаза практически исчезает. Появляется анизотропия отражательной способности, соответствующая анизотропии в расположении пакетов ароматических слоев. [c.122] Наличие в углях разнообразных функциональных групп с участием гетероатомов (О, N. 5) и атомов углерода с различной гибридизацией валентных электронов обусловливает в структуре макромолекул их веществ неравномерность распределения электронной плотности, поэтому большую роль играют эпектронодонорно-акцепторные взаимодействия, создающие водородные связи й валентные мостич ные связи типа эфирных у метиленовых. [c.122] Электроноакцепторные свойства может проявлять атом водорода в фенолах, кислотах, аминах, пирроле и тиола, а также связь ароматических, гидроароматических и пиридиновых колец. [c.123] Органическая масса углей, согласно концепции С.Г.Гагарина и А.А.Кричко, состоит из набора макромолекул различного химического состава. Отдельные структурные е диницы, накладываясь друг на друга, образуют трехмерную структуру самоассоциированного мультимера. Самоассоциированный мультимер органической массы угля состоит из набора макромолекул различного химического состава, соединенных между собой множеством связей невалентного характера, главным образом, электронодонорно-акцепторные взаимодействия, в том числе и водородные связи. Структурные единицы обладают различным набором участков, проявляющих электронодонорные свойства и электроноакцепторные свойства, что зависит от состава функциональных групп и их окружения, а также от степени ароматичности макромолекул. Глобулы самоассоциированного мультимера имеют диаметр для углей средних стадий зрелости 2,3 нм. Молекулярная масса ее оценивается величиной в 10000 а.е.м. [c.123] Акцепторно-донорное взаимодействие создается неравномерностью распределения электронной плотности в макромолекулах, что обус-.ювлено наличием в углях разнообразных функциональных групп с участием гетероатомов (О, М, 3), а также различной гибридизацией валентных орбиталей атомов углерода. [c.123] Вернуться к основной статье