То, что в угле содержится водород, отметил еще Лавуазье. Кроме этого, в угле имеются кислород, азот и другие элементы. В угле указанных выше марок содержание водорода уменьшается от длинно пламенного к антрациту, а содержание углерода возрастает. Но даже у тощих углей химический состав сравним с суммарной формулой некоторых высокомолекулярных ароматических соединений.Предположение, что уголь состоит из высокомолекулярных ароматических соединений, подтверждается и тем, что угли возникли из древесины доисторических лесов, что и видно по унифицированным (превратившимся в уголь) частям растений, попадающимся в углях множества месторождений. Но только 25 % сухой массы древесины состоит из высокомолекулярного ароматического вещества лигнина. Кроме того, древесина содержит целлюлозу, и общий ее химический состав выражается формулой С3Н4Ог. Таким образом, при образовании угля кислород и водород должны выделиться.
Начало этого процесса наглядно демонстрируется образованием торфяных месторождений. В воде торфяных болот без доступа воздуха и под действием бактерий протекает своеобразное «брожение», при котором содержание углерода в отмерших частях растений значительно увеличивается. При этом характерно образование гуминовых кислот — темно-коричневых соединений, структура которых до конца еще не выяснена. Эти кислоты встречаются также в пахотной почве. Они образуются, вероятно, как при разложении лигнина, так и при отделении воды от целлюлозы. В уже «готовом» торфе бактериальные процессы продолжаются, пока возросшее содержание гуминовых кислот не убивает бактерии.
Здесь достигается стадия образования бурого угля. Следовательно, чтобы из бурого угля получились антрацит и графит, необходимы дополнительные геохимические процессы, при которых бурый уголь будет испытывать действие высоких давлений и температур. Тогда гуминовые кислоты начнут выделять влагу, двуокись углерода и метан (недаром же его называют рудничным газом) и превратятся в высокомолекулярные полимерные соединения. Поэтому в каменных углях гуминовых кислот нет.
В 1890 г. в мире было добыто 512 млн.т угля, а в 1962 г. мировая добыча составила 2776 млн.т, из них 2093 млн.т каменного и 638 млн.т бурого угля. Большая часть этого угля служит для производства энергии. Так, в 1959 г, 43 % мировой потребности в энергии было покрыто углем, причем только 6,5 % всей энергии было получено не от использования углерода и его соединений.
Но угольных запасов Земли человечеству хватит еще лишь на 200—300 лет, поэтому надо переходить на другие источники энергии, так как уголь незаменим и при многих других технологических процессах, в основном в производстве металлов, где он применяется обычно в виде кокса. Кокс получают путем нагрева угля в выложенных огнеупорным материалом камерах без доступа воздуха. При этом содержащиеся в угле соединения частично разлагаются и улетучиваются. Такой процесс называют сухой перегонкой.
Из угля при коксовании получается 68—85 % кокса, 4,5-9 % неорганических соединений (вода, аммиак, сероводород, синильная кислота), 2,6-5,5 % смолы и 13-16 % газа, содержащего метан, этан, окись углерода, водород. В каменноугольной смоле содержится свыше 10 тысяч соединений углерода, выделить мы можем пока чуть более 200 соединений. Несколько десятилетий назад эта смола была важнейшим исходным материалом для химического синтеза; ныне на первый план в качестве сырья для синтеза вышли нефть и природный газ.
