煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)(煤化學(xué)課件)

煤分子結(jié)構(gòu)的近代概念《煤化學(xué)》學(xué)校名稱(chēng)：

關(guān)于煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)曾有過(guò)多種假說(shuō)，如低分子結(jié)構(gòu)說(shuō)、膠體化學(xué)結(jié)構(gòu)說(shuō)和高分子結(jié)構(gòu)說(shuō)等，而近代觀點(diǎn)則認(rèn)為煤具有高分子聚合物特征，可以從以下方面予以表述。1.煤結(jié)構(gòu)的主體是三維空間高度交聯(lián)的非晶質(zhì)的高分子聚合物，煤的每個(gè)大分子由許多結(jié)構(gòu)相似而又不完全相同的基本結(jié)構(gòu)單元聚合而成。2.基本結(jié)構(gòu)單元的核心部分主要是縮合芳香環(huán)，也有少量氫化芳香環(huán)、脂環(huán)和雜環(huán)?；窘Y(jié)構(gòu)單元的外圍連接有三個(gè)碳以下烷基側(cè)鏈和各種官能團(tuán)。官能團(tuán)以含氧官能團(tuán)為主，包括酚羥基、羧基、甲氧基和羰基等，此外還有少量含硫官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)?；窘Y(jié)構(gòu)單元之間通過(guò)橋鍵連接為煤大分子。橋鍵的形式有不同長(zhǎng)度的次甲基鍵、醚鍵、次甲基醚鍵和芳香碳-碳鍵等。3.煤分子通過(guò)交聯(lián)及分子間纏繞在空間形成不同的立體結(jié)構(gòu)。煤中的交聯(lián)作用有化學(xué)鍵，也有氫鍵和范德華力以及堆積作用等。煤分子到底有多大尚無(wú)定論，但可以認(rèn)為基本結(jié)構(gòu)單元數(shù)大致在200~400之間，相對(duì)分子質(zhì)量在數(shù)千范圍之內(nèi)。4.在煤的高分子聚合物結(jié)構(gòu)中還較均勻地散布著少量低分子化合物，其相對(duì)分子質(zhì)量在500左右及500以下。低分子化合物的存在對(duì)煤的性質(zhì)，尤其對(duì)低分子化合物含量較多的低煤化度煤的性質(zhì)有不可忽視的影響。5.鏡質(zhì)組是煤的代表性顯微煤巖組分，煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上主要是指鏡質(zhì)組的結(jié)構(gòu)。殼質(zhì)組脂肪和脂環(huán)結(jié)構(gòu)成分較多，芳香度低，氧含量高。在煤化過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)逐漸趨同于鏡質(zhì)組，到碳含量達(dá)到90%時(shí)，其間的差別基本消失。惰質(zhì)組的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都接近于無(wú)煙煤。6.低煤化度煤的芳香環(huán)縮合度較小，但橋鍵、側(cè)鏈和官能團(tuán)較多，低分子化合物較多，其結(jié)構(gòu)無(wú)方向性，孔隙率和比表面積大。隨著煤化度的加深，芳香環(huán)縮合程度逐漸增大，橋鍵、側(cè)鏈和官能團(tuán)逐漸減少。分子內(nèi)部的排列逐漸有序化，分子之間平行定向程度增加，呈現(xiàn)各向異性。煤的許多性質(zhì)在中變質(zhì)煙煤（肥煤和焦煤）處呈現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，顯示煤的結(jié)構(gòu)由量變引起質(zhì)變的趨勢(shì)。至無(wú)煙煤階段，分子排列逐漸趨向芳香環(huán)高度縮合的石墨結(jié)構(gòu)。