是不是觉得这个问题比较可笑?是啊 , 虽说基本都是碳 , 由于出身不同 , 如果比价格 , 恐怕任何一粒钻石都要比煤炭贵上千百倍 。但若论价值 , 可就两说了 。
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一块从非洲开采的巨型钻石
煤炭的生成煤不是碳 , 但主要是碳
从元素的角度来分析 , 煤与钻石是同源的 。钻石是碳的其中一种同素异形体 , 它最主要的构成元素就是碳原子 。煤不是碳 , 煤是混合物 , 碳是其最主要组成部分 , 也是煤炭中最有价值的部分 。
从成分上区分 , 煤炭大致以其含碳量大致分为褐煤、烟煤和无烟煤 。
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一块无烟煤 , 它含有90%以上的碳
在地球形成的初期 , 地球大气是没有氧气没有氮气也没有二氧化碳的 , 那时候围绕在地球表层的是氢气、甲烷、氨和水蒸气 。之后不断有巨大小行星的撞击 , 强烈的地质活动和火山喷发将地下的氮气、一氧化碳和二氧化碳释放了出来 , 大气中开始积聚了大量的碳 。这些碳的大部分溶解在水中形成碳酸盐 , 其余成为地球大气的一部分 , 同时 , 二氧化碳作为优良的温室气体 , 使地球保持了适合生命形成的温度 。随着地球上第一批厌氧细菌和藻类的形成 , 它们大量吸收空气中的二氧化碳 , 将碳固定在地球表面 , 同时向大气层释放氧气 。随着大气中的二氧化碳逐步减少、氧气越来越多 , 地球开始越来越适合动植物的生长 。
从距今6.5亿年前开始 , 海洋中大量的藻类和细菌死亡后逐渐沉积 , 随着地质年代的变迁形成今天的石油 。陆地上繁茂的植物在死亡之后也慢慢堆积 , 将它们从空气中吸收的碳固定在地面 。
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石炭纪繁茂的森林
地球上植物最繁茂的时期是开始于3.6亿年前的石炭纪 , 大量植物残骸堆积形成今天丰富的煤炭储存 。这个时期煤层丰厚的一个主要原因是因为分解植物的细菌还没有进化完善 , 它们还没有进化出可以有效消化抗性酚醛木质素聚合物和蜡质木栓质聚合物的酶 。煤层形成的另一个因素是这个时期地球的地壳活动十分活跃 , 大量动植物残骸被迅速深埋于地下 , 它们被压缩 , 在地底的高温和高压下 , 死植物被缓慢地转化为煤 , 植物中的碳得以保存在煤中 。
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煤矿综采设备正在挖煤
烟煤的含碳量大约为60%~80%;无烟煤的含碳量则高达92%~98% , 它是一种煤化程度很高的燃料 。石墨是碳的同素异形体之一 , 它中间仅含有极少量的水、气体和其它杂质 。
烟煤比较容易点燃 , 无烟煤很难点燃 , 而点燃石墨则是件非常困难的事 , 这决定了它们不同的用途 。
钻石为什么贵?石墨在极高的温度和压力下会变成钻石 。研究表明 , 大多数天然钻石的年龄介于10亿至35亿年之间 , 它们形成于地球地幔150至250公里深度 , 少数甚至来自800公里深处 。在高压和高温下 , 含碳化合物中大部分的矿物杂质一点一点地被挤压出去形成石墨 , 石墨的原子排列发生变化 , 变成钻石 , 并最终经由火山喷发带到地面 。
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石墨碳键改变的过程
从形成年代我们可以看出 , 天然钻石并不是由煤炭转化而来的 , 因为煤炭由地球表面枯死的树木经过数亿年的漫长煤化过程才变为烟煤或无烟煤 , 无烟煤在地壳深处很高的温度和压力下可以进一步转变为石墨 。而石墨转化为钻石的位置是比煤层更深的地幔 , 时间也长达10亿年以上 。所以钻石来自于地幔深处的含碳化合物 , 而非煤炭 。
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这是一块极稀有的石墨晶体板材 , 它没有变成钻石
钻石极其稀有 , 一方面是钻石形成的位置很深、形成的温度和压力条件也极苛刻 , 同时由火山运动带出地表的钻石更加稀少 , 它们沉积在被称为金伯利岩和灯盏岩的火成岩中 。
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