ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Отмирание, разложение растений и образование первичных ископаемых топлив в природе из "Прикладная химия твердого топлива" Выше при рассмотрении химических свойств отдельных групп веществ, составляющих растения, уже давались некоторые сведения о поведении их при отмирании растения. Теперь должна быть рассмотрена картина разложения растений в целом и превращения их в ископаемое топливо. [c.93] Две группы веществ в растении.— целлюлоза и лигнин — являются преобладающими. Естественно, что при построении гипотез образования ископаемых топлив внимание исследователей было обращено в первую очередь на них, как на наиболее важный исходный материал для, образования углей. [c.93] Разберем последовательно эти гипотезы, имеющие в настоящее время уже историческое значение, но необходимые как отправные пункты для рассмотрения современных теорий образования ископаемых углей. [c.93] Главную массу ископаемых углей составляют гумусовые угли. Относительно их происхождения в науке не имелось однообразного мнения. Главные разногласия заключались в вопросе, какой материал послужил основой для образования гумусового угля — целлюлоза или лигнин. [c.93] Более старое мнение, основывающееся на работах ряда исследователей и главным образом на опытах Бергиуса, заключалось в том, что гумусовый уголь произошел из целлюлозы. Оно подтверждалось опытами Бергиуса по получению искусственного угля при нагревании целлюлозы в присутствии воды до 300— 340 °С под давлением. При этом получалось вещество, очень похожее на гуминовые кислоты. Бергиус полагал, что в природе сначала идет свободное разложение целлюлозы с выделением углекислоты и с образованием топлива с высоким выходом летучих веществ, а затем наступает разложение под давлением (вследствие сдвига горных пород) с выделением метана и превращением жирного угля в тощий уголь или антрацит. [c.93] В доказательство своей теории Бергиус приводил ряд наблюдаемых фактов, как-то залегание тощего угля в складках земной коры, находившихся под давлением, и, наоборот, жирного угля в местах спокойного залегания далее он указывал, что выделение метана происходило главным образом в пластах тощего угля. Наконец, Бергиус поставил опыты разложения целлюлозы при давлении 5000 кг/сж и получил вещество с 88% С, причем выделившиеся газы при этом процессе состояли преимущественно из метана (70—80%). [c.93] Целлюлозная теория позже была подкреплена работами Е. Берля [10]. Как и Бергиус, Берль вел свои опыты при нагревании исходных материалов с водой в автоклаве под давленяем. При сравнении свойств искусственого угля, полученного из целлюлозы и лигнина, выяснилось, что в том и другом случае получались черные порошкообразные продукты. Однако при дальнейшем прессовании получался плотный, похожий на уголь, материал только в том случае, когда исходным материалом была целлюлоза, а не лигнин. Обработанный лигнин давал при прессовании хрупкую непрочную массу. [c.94] При полукоксовании целлюлозный уголь давал 10—15% первичной смолы, богатой фенолами. При коксовании этого угля получалось 4—5% высокотемпературной смолы с содержанием характерных для нее ароматических соединений — бензола, нафталина и антрацена. Следовательно, получаемые при термической обработке целлюлозного угля продукты, кроме кокса, были обычными, как и для природных углей. Различие было только в твердом остатке спекшегося кокса не получалось. [c.94] Но если обработку угля вести не водой, а растворами слабых щелочей, то получающийся уголь при коксовании дает спекшийся серебристого цвета прочный кокс. Лигнин и в этих условиях не давал угля, способного спекаться. В целом, следовательно, полученный целлюлозный уголь оказался очень сходным со спекающимися ископаемыми углями. [c.94] Как же можно представить себе химическую сторону вопроса образования из углеводов циклического строения угля с ароматической высококонденсированной структурой (представление, являющееся в настоящее время общепризнанным) Берль представляет эту возможность следующим ебразом. [c.94] Отщепление воды происходит по схеме, показанной на рис. 19. Образуются конденсированные системы, в которых имеются непосредственные связи между углеродными атомами, а атомы кислорода остаются только на периферии, или первоначально образовавшиеся циклы соединяются между собой посредством кислородных мостиков. Следовательно, по Берлю, те и другие конденсированные системы и представляют собой искусственный уголь, в образовании которого принимала участие только целлюлоза. [c.95] Нельзя сказать, чтобы в этих схемах все гладко объяснялось и чтобы они были экспериментально доказаны. Однако они могут быть приняты как рабочие гипотезы для объяснения наблюдаемых фактов. [c.95] Совершенно противоположной точки зрения держатся сторонники лигнинной теории происхождения угля, возглавляемые ее основателями Ф. Фишером и Е. Шрадером. [c.95] Фишер и Шрадер, стремясь доказать, что гуминовые кислоты, а следовательно, и гумусовые угли имеют структуру фурана, подвергали их окислению под давлением. Однако вместо ожидаемых фуранкарбоновых кислот были получены ароматические кислоты, так же как и при окислении лигнина. Отсюда был сделан вывод, что лигнин, гуминовые кислоты и гумусовые угли имеют одинаковую, а именно, ароматическую структуру. [c.95] Исходя из этого, Фишер и Шрадер считали, что материнским веществом гумусового угля мог быть только лигнин, тем более что целлюлоза при отмирании растений под воздействием бактерий легко разлагается, тогда как лигнин по отношению к ним чрезвычайно стоек. Благодаря этому содержание лигнина в торфе при увеличении степени его разложения возрастает, и он после потери ацетильных и метоксильных групп превращается в гуминовые кислоты. [c.95] Таким образом, как и в целлюлозной родословной, принималось, что образование ископаемых углей протекало как бы двумя путями — гуминификацией, т. е. образованием гуминовых кислот и дальше гуминов, только в данном случае из лигнина, а не из целлюлозы, и битуминизацией, т. е. образованием битумной части ископаемых углей из смол и восков (а также жиров), находящихся в растительных остатках. [c.97] Следовательно, по той и другой теории ископаемые угли рассматривались как бы состоящими из смеси этих двух веществ. [c.97] Это в корне неправильное представление, на котором мы не будем здесь останавливаться, а возвратимся к его критике позже. [c.97] перечислим основные доводы Фишера и Шрадера в обоснование своей теории и разберем, насколько они правильны. [c.97] Вернуться к основной статье