VY_32_INOVACE_10_1_7 Ing. Jan Voříšek

 Uhlí, co je to uhlí?  Uhlí patří mezi pevná fosilní paliva, která vznikla geochemickými přeměnami rostlinných a živočišných zbytků bez přístupu vzduchu. Tento proces začal, stejně jako u ropy, před desítkami miliónů let.  Na následujícím obrázku vidíte uložení uhlí pod povrchem země.

 Obr. 1 Vrstvy uhlí pod povrchem země.

 Obr. 2: Povrchový důl ve Wyomingu v USA

 Jaké prvky kromě uhlíku obsahuje uhlí?  Z chemického hlediska se jedná o směs makromolekulárních látek. Z prvků je nejvíce zastoupen uhlík a mezi další prvky patří především vodík, kyslík, síra a dusík. Přítomné jsou také minerální látky, které po spálení uhlí zůstanou jako popel.  Na následujícím obrázku vidíte možné složení uhlí:

 Obr. 3 Možné složení uhlí

 Z hlediska kvality uhlí a jeho geologického stáří rozlišujeme 4 základní druhy uhlí:  Lignit, který je geologicky nejmladší (pochází z období třetihor)a jehož obsah uhlíku je cca 40 – 60%.  Hnědé uhlí, jehož obsah uhlíku je cca 60 – 75%.  Černé uhlí, jehož obsah uhlíku je cca 75 – 90%.  Antracit, který je geologicky nejstarší (pochází z období prvohor) a jehož obsah uhlíku > 90%.

 K čemu uhlí používáme?  Uhlí má 2 základní použití: 1. Palivo. Zde je nutné zdůraznit, že vysoký obsah síry je při jeho spalování zdrojem znečišťování ovzduší oxidem siřičitým. 2. Zdroj chemických sloučenin.

 Při použití uhlí jako zdroje chemických sloučenin je nejběžnější metoda vysokoteplotní karbonizace černého uhlí. Jedná se o zahřívání černého uhlí na teplotu cca 1000 o C bez přístupu vzduchu.  Na následujícím schématu vidíte jednotlivé hlavní produkty karbonizace:

 Schéma zpracování černého uhlí plynné (svítiplyn, čistý koksárenský plyn) – asi 15 % těkavé čpavková voda kapalné Produkty dehet - asi 5 % netěkavé tuhé koks – asi 70 % retortové uhlí

 Mezi nejdůležitější získané produkty patří:  Svítiplyn, který se využívá jako průmyslové palivo.  Koks, který má hlavní použití při výrobě železa, acetylenu a vodního plynu.  Dehet, pro nás jeden z hlavních přírodních zdrojů chemických sloučenin.

 Černouhelný dehet je hustá, černohnědá, nepříjemně zapáchající kapalina, obsahující několik set organických sloučenin, hlavně základních monocyklických a polycyklických arenů. Například sem patří benzen, toluen, xyleny, naftalen, anthracen a řada dalších.  Základní metodou zpracování černouhelného dehtu je frakční destilace. Jednotlivé frakce se při dalším zpracování čistí a znovu dělí až na jednotlivé sloučeniny.  Na následujícím schématu vidíte hlavní frakce z černouhelného dehtu:

 Schéma jednotlivých frakcí  Černouhelný lehký olej (benzen, toluen, xyleny) – do150 o C dehet karbolový olej (fenoly, kresoly, pyridin) – do 180 o C střední olej ( naftalen, naftoly) – do 220 o C těžký olej ( vyšší homology naftalenu, fenoly) – do 270 o C antracenový olej (antracen) – do 360 o C zbytek je dehtová smola a asfalt – nad 370 o C

 Zdroj informací:  McMURRY, John. Organická chemie. Vydání první. Vydalo Vysoké učení technické v Brně – nakl. VUTIUM, Brno, Počet stran ISBN (VUT v Brně).  VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Třetí doplněné vydání. Vydalo SPN- pedagogické nakladatelství, a.s., Praha, Počet stran 368. ISBN  HONZA, Jaroslav, MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 2.díl. Druhé přepracované vydání. Vydalo Nakladatelství Olomouc, Počet stran 232. ISBN Obr. 1: Vrstvy uhlí pod povrchem země. Staženo: Obr. 2: Povrchový důl ve Wyomingu v USA Staženo : Obr. 3: Možné složení uhlí Autor: Karol Głąb, staženo :

 Téma sady: Úvodní studium organické chemie  Vzdělávací oblast: Člověk a příroda  Vzdělávací obor:Chemie  Tematický okruh:Organická chemie  Autor: Ing. Jan Voříšek  Rok vytvoření materiálu: 2012  Název materiálu: Uhlí.  Jazyk:čeština  Očekávaný výstup:Žák popíše v souvislostech uhlí jako zdroj chemických sloučenin.  Klíčová slova: organická chemie, uhlí, těžba, karbonizace, svítiplyn, koks, dehet.  Druh učebního materiálu:prezentace s aktivizací žáka  Cílová skupina:žák  Stupeň a typ vzdělávání:gymnaziální vzdělávání  Typická věková skupina: let   Pokyny pro práci s materiálem: Prezentace je využitelná jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které aktivizují žáky a umožňují žákům zamyšlení nad jednotlivými body tématu.