Ugljen je smeđa do crna čvrsta tvar koja nastaje pougljenjivanjem biljnih ostataka u tlu pri uvjetima visokog tlaka i temperature i bez prisutnosti kisika. Danas iskopan ugljen star je između 200 i 300 milijuna godina. Tada su postojala prostrana močvarna područja s bujnom vegetacijom (klima je bila toplija nego danas). U takvom okolišu (voda niskog pH vrlo siromašna kisikom) mikroorganizmi vrlo polagano razgrađuju organsku tvar. Gomilaju se celuloza i lignin, netopljivi sastojci biljaka koji su u inače teško razgradivi, nastaje treset. Očuvanju tih ostataka pogodovalo je povremeno poplavljivanje tih biljnih zajednica (podizanje morske razine) tijekom kojih je taložen mineralni sediment. Ugljen se obično nalazi u 'sendvič' slojevima ugljen – sedimentne stijene – ugljen – sedimentne stijene. Svaki sloj taloži se tijekom tisuća godina. U ugljenu nema životinjskih ostataka jer uvjeti ne podržavaju mineralizaciju životinjskih leševa. Osim površinskim taloženjem, slojevi treseta (preteča ugljena) dospjeli su dublje pod površinu Zemlje raznim geološkim procesima gdje su djelovanjem visoke temperature i tlaka pougljenili.
Prvo nestaju karakteristične molekule (celuloza) uz smanjivanje sadržaja kisika i vodika. Povećava se udio aromatskog ugljika (ugljika u aromatskim strukturama). Na kraju se gube hlapljive komponente poput vode, ugljikova monoksida i dioksida, lakih ugljikovodika... S vremenom, naravno, ako uvjeti dopuštaju, ugljen evoluira od lignita koji je po strukturi još sličan drvetu do antracita, rijetkog, ali najboljeg ugljena po energijskim osobinama.
Od lignita do antracita raste sadržaj ugljika, povećava se tvrdoća i smanjuje reaktivnost. Reaktivnost je povezana s površinom (reakcije se zbivaju na površini, što je površina veća to su reakcije brže). Ugljen je općenito vrlo porozan i ima veliku površinu, ali antracit je najkompaktniji s najmanjom površinom jer je 'preživio' najveće temperature i tlakove.
Molekulska struktura ugljena je dosta istraživana (u pitanju su veliki novci), no još je dosta nejasnoća. Čitav komad ugljena, pa ni njegov neznatni djelić, ne može se prikazati jednom formulom, ipak, nešto čemu vjerojatno nalikuje 'molekula ugljena' ili njezin fragment, prikazano je na slici 1. Antracit bi imao više kondenziranih aromatskih sustava, a lošije vrste ugljena su bogatije heteroatomskim skupinama (kisik, dušik, sumpor) i alifatskim bočnim ograncima. Kad smo već kod toga, da spomenem da sadržaj sumpora jako utječe na kvalitetu ugljena, samim tim i na cijenu. Više sumpora znači i više štetnih produkata gorenja (oksidi sumpora).
I nešto o upotrebi ugljena. Osim izravno kao gorivo, od ugljena se može dobiti i niz korisnih produkata. Zagrijavanjem ugljena nastaje sintetički plin, bogat metanom i energijom (ΔH približno -20 000 kJ/m3). Vodeni plin nastaje reakcijom ugljena i pregrijane vodene pare. Produkt je smjesa ugljikova monoksida, ugljikova dioksida i vodene pare. Točan sastav ovisi o uvjetima dobivanja. Iz vodenog plina može se dobiti vodik ili sintetizirati čitav niz važnih industrijskih spojeva (amonijak, metanol, metan...), čak i benzin.
Da, može se kupiti u knjižarama u obliku ugljeni
h štapića.
Što se tiče aktivnog ugljika, šetajući po jednom vele centru naišao sam na filtere koji se koriste u kućnim napama za odvod nečistog zraka. Sve nape koje nisu spojene direktno na cijev i izlaz vanka, već su samo stavljene na zid i pročišćavaju zrak i masnoće iz zraka zadržavaju cirkuliranjem, one ga koriste.
Nadalje..
Čađa (E152) je jedan od oblika kemijskog elementa ugljika. To je amorfni ugljikov prah (crna prašina) s česticama kuglastog promjera 10-80nm.
Čađa je važan industrijski proizvod. Kao sirovina služe ugljikovodici s velikim udjelom ugljika, kojih ima u naftnim proizvodima, prirodnom plinu i katranu.
Proizvod je nepotpuna izgaranja ili toplinskoga raspada organskih tvari na visokim temperaturama; reakcija traje od nekoliko sekundi i prekida se hlađenjem (uštrcavanjem vode). Osim ugljika, proizvedena čađa sadrži i male udjele kisika, vodika i sumpora, već prema uvjetima proizvodnog procesa.
Primjenjuje se kao ojačavajuće sredstvo u proizvodnji gume (više od 90% količina), u prvom redu za automobilsku industriju, a manji se dio upotrebljava kao crni pigment u industriji boja, lakova, plastike i dr..
Inače koristio sam je u ovom opisanom pokusu pravljenja crnoga baruta pod „Razno“ i pokazala mi se jako dobra, mada sam je skupio s kućnog dimnjaka (gdje je rezultat izgaranja drva), a ne s tvorničkog dimnjaka ili negdje gdje je izgara nafta koja se koristi u svrhu grijanja nekih ostrojenja ili slično.