W dotychczasowych pracach nad stanem koloidalnym węgla, których charakterystykę podano na wstępie, przyjęto za podstawę badań układ koloidalny węgiel-woda. Opierając się na tem założeniu, stwier
dzono, że węgiel jest gelem nieelastycznym, który oddając przy suszeniu wilgoć, zmniejsza swoją objętość tylko do pewnej granicy, w atmosferze pary wodnej nabiera zależnie od stopnia zwęglenia tylko tyle wody, ile potrzeba do wypełnienia kapilarnych przestrzeni. Jako kserogel daje się węgiel przepajać różnemi odczynnikami organicznemi jak np.
benzol, eter, alkohol, chinolina, pirydyna.
Z badań szeregu autorów i moich wynika, że wśród tych odczyn
ników pirydyna zajmuje całkiem wyjątkowe miejsce.
Przy działaniu pirydyny na węgiel zachodzi wiele zjawisk, które nie dadzą się objąć pojęciem kserogelu. Prócz adsorbcji mamy tutaj do czynienia z wnikającą w głąb ciała absorpcją połączoną z szeregiem powolnie zachodzących procesów chemicznych z pewnemi grapami ciał, zawartemi w węglu.
U pewnych typów węgli gazowych i gazowo-plomiennych za
chodzi przy zanurzeniu w pirydynie zjawisko wybitnego pęcznienia gelu.
Węgiel nasycony pirydyną, następnie ogrzany, zatrzymuje tylko nieznaczną część pirydyny, prawdopodobnie związaną chemicznie, później chłonie ponownie sukcesywnie nowe ilości pirydyny większe niż uprzednio.
Ekstrakt pirydynowy uwolniony od pirydyny i wysuszony, poddany działaniu par pirydyny, chłonie po 1 0 dniach znaczne,, do 1 0 0 % dochodzące, ilości pirydyny, tworząc początkowo elastyczną masę, która stopniowo przechodzi w gęsto-plynny roztwór. I w tym stanie chłonie jeszcze pewne ilości pirydyny.
Wynikałoby stąd, że węgiel, a raczej jego część ([i i ■() roz
puszczalna w pirydynie zachowuje się raczej jako gel elastyczny.
Koloid węgla z biegiem czasu liczonego okresami geologicznemi, w różnych warunkach fizycznych i tektonicznych, ulega znacznym odkształceniom. O ile przyjąć analogję do opisanych poprzednio zjawisk, to cząsteczki koloidalne stawały się z biegiem czasu coraz trwalsze i mniej elastyczne, międzyprzestrzenie coraz mniejsze, o czem świadczy zresztą zmniejszanie się zawartości wody liygroskopijnej u różnych typów węgli w miarę stopnia zwęglania.
Ta nieodwracalna przemiana uzewnętrznia się zmniejszoną możno
ścią peptyzacji i rozpuszczania tych węgli, utratą zdolności pęcznienia gelu i chlonienia par pirydyny,
Mając możność oznaczania liczbowego chlonienia par pirydyny możemy te stany przejścia węgla w koloid nieelastyczny dokładnie oznaczyć.
Podziału i klasyfikacji węgla dokonywa się zarówno do celów praktycznych, jak też i teoretycznych: poza analizą elementarną naj
częściej przez koksowanie w tygielkach średniej próby zmielonego węgla, określenie następnie ilości lotnych części i wyglądu otrzymanego koksu.
Od czasu, gdy M. C. S t o p e s wprowadziła klasyfikację węgla według makroskopowego wyglądu na 4 odmiany petrograficzne: witryt, klaryt, duryt i fuzyt, różniące się między sobą zarówno własnościami fi- zycznemi, jak też i chemicznemi, okazało się, że badanie średniej próby nie daje dokładnej charakterystyki węgla, a tylko przeciętną własność składników petrograficznych, których skład ilościowy zmienia się bar
dzo często nawet w małym kawałku -węgla
Dla należytego poznania danego pokładu należy wydzielić z węgla wszystkie składniki petrograficzne i scharakteryzować je na podstawce jakiejś właściwej cechy.
Prowradzone w Chemicznym Instytucie Badawczym badania nad własnościami fizyko-chemicznemi odmian petrograficznych węgli różnych złóż węglowych, doprowadziły nas do wniosku, że charakterysty
ka taka może mieć -wartość tylko w tym przypadku, o ile będzie po
równaną z wdasnościami odmian całej skali geologicznej węgli kamiennych od antracytu do najmłodszych węgli gazowo-płonuennych różnych złóż -węglowych. Z przywiezionych zatem przez p. inż. R o g ę prób pokła
dów węglowych zachodniej Europy wybrano czyste witryty, duryty i fuzyty, które stanowią bodaj pierwszą tak obszerną i pełną skalę odmian petrograficznych i dają wartościowy materjał podstawowy do badań różnych cech fizyko-chemicznych wfęgli.
Okazało się, że liczby chłonienia par pirydyny witrytów, otrzy
mane bardzo prostym sposobem przez określenie przyrostu w-agi węgła, przebywającego przez czas pewien w atmosferze pary pirydyny w okre
ślonej temperaturze, stanowią charakterystyczną cechę dającą podstawę do klasyfikacji węgla na poszczególne grupy.
Jak wynika z moich badań witryt nadaje się z wielu przyczyn jako odpowiedniejszy od innych odmian, podstawowy materjał do charakterystyki danego pokładu, mianowicie:
1) znajduje się we wszystkich typach węgli od gazowo-plomien- nych do antracytu włącznie,
2) jest najczystszym materjalem węglowym, zawiera bowiem najmniejszą ilość wody i popiołu,
3) dla swej dużej kruchości, luphwości i błyszczącego wyglądu daje się łatwo odróżnić i wydzielić w stanie możliwie czystym.
Duryty, wydzielone z poszczególnych węgli, dają wprawdzie także charakterystyczne liczby chlonienia dla poszczególnych typów węgli, odmiana ta bywa jednak najczęściej przerośnięta drobnemi warstwami witrytu i co najważniejsze trudno ją wydzielić makrosko
powo z pokładów starszych od węgla tłustego. W tych bowiem węglach duryt przybiera wygląd błyszczący.
Fuzyty, o wybitnej strukturze drzewnej, jakkolwiek występują prawie w każdym pokładzie, posiadają bardzo rozwiniętą powierzchnię tak, że zjawisko adsorbeji gra tutaj główną rolę, o czem świadczy szybki przebieg początkowy chlonienia par pirydyny.
Bardzo praktyczne zastosowanie znajdują liczby chlonienia par pirydyny przy ekstrakcji. Oba procesy oparte na koloidalnym cha
rakterze węgli stoją ze sobą w ścisłym związku tak, że na podstawie ilości pochłoniętej pirydyny możemy w krótkim czasie i bez skompli
kowanych operacyj, związanych z ekstrakcją określić ilość substancyj danego węgla rozpuszczalnych w pirydynie, szybkość rozpuszczania oraz znaleźć najlepsze warunki ekstrakcji. Zwiększenie ilości ekstraktu w pirydynie można uzyskać przez działanie depolimeryzacyjne tempe
ratury, w'zględnie różnych odczynników chemicznych np. fenolu.
Wreszcie liczba chlonienia daje nam możność zbadania i scha
rakteryzowania bez specjalnej aparatury ( F o x w e 11, L a y n g - H a t h o r n e ) jeszcze jednej własności, wynikłej z koloidalnego charak
teru węgla, tworzenia się przejściowej ciekłej fazy z produktów nietrwa
łych, które natychmiast na skutek kondensacji tworzą produkt stały, odtąd już nietopliwy. Jest to tak zwany stan plastyczny węgla. Pozna
nie jego przebiegu ma ogromne znaczenie zarówno dla procesu kokso
wania, jak też i brykietowania bez użycia lepiszcza.
VI. S T R E S Z C Z E N I E .
1) Zbadano zdolność chlonienia par pirydyny przez rozmaite- wręgle typowych złóż europejskich.
2) Wydzielono odmiany petrograficzne węgli, pochodzących z p o
szczególnych złóż i zbadano zdolność chłonienia par pirydyny przez te odmiany.
3) Wykazano, że własność chłonienia par pirydyny przez węgle jest w pierwszym rzędzie zależna od ich stopnia zwęglenia. Własność ta najsilniej występuje w węglu brunatnym i w młodszych węglach kamien
nych, zmniejsza się szybko w miarę przejścia do antracytu, co wskazuje na zmianę koloidalnej natury materjalu wyjściowego w miarę postę
pującego procesu zwęglania.
4) Stwierdzono, że istnieje ścisła zależność między własnością chłonienia par pirydyny przez dany węgiel a stopniem jego spolimeryzo- wania, wyrażonym według 1 11 i n g w o r t h a stosunkiem C/II w węglu.
Węgle o stosunku G/H wyższym od 20 chłoną już tylko bardzo nie
znaczne ilości par pirydyny.
5) Badając chłonienie par pirydyny przez odmiany petrogra
ficzne witryty, duryty i fuzyty węgli z poszczególnych złóż, od antra
cytu do węgli gazowo-płomiennych, stwierdzono:
a) że liczby chłonienia par pirydyny jwitrytów mogą stanowić nową cechę charakterystyczną, pozwalającą na odróżnienie typów węgli o różnym wieku geologicznym, względnie różnym stopniu spoi i meryzo wania. Dla badanych witrytów liczby te jednak do charakterystyki węgla, ponieważ trudno jest wy
dzielić tę odmianę z węgli chudych, antracytowych i antra
•c) liczby chłonienia fuzybów do celu charakterystyki węgli zna
czenia nie mają z przyczyny dużej adsorpcji powierzchniowej, zaciemniającej zjawisko chłonienia.
6) Stwierdzono, że zdolność chłonienia jest cechą charakteryzu
jącą odmiany petrograficzne, wydzielone z węgli młodszych gazowych i gazowo-płomiennych. Witryt chłonie pary pirydyny najintensywniej, z kolei idzie duryt, najmniejsze liczby chłonienia wykazuje fuzyt. U od mian petrograficznych węgli starszych tej prawidłowości niema.
7) Wykazano, że istnieje ścisła zależność między ilością ekstraktu pirydynowego, otrzymaną z węgla, a ilością pirydyny pochłoniętej przez ten węgiel oraz szybkością przebiegu tych obydwu procesów.
Liczba chłonienia daje nam zatem możność określenia z góry ilości ekstraktu, oraz znalezienia najlepszych warunków ekstrakcji.
8) Zbadano zdolność chłonienia par pirydyny przez pozostałości poekstrakcyjne po pirydynie, czyli t. zw. substancje a, przyczem stwier
dzono, że substancje a chłoną znacznie większe ilości par pirydyny, aniżeli węgle przed ekstrakcją.
9) Zbadano zdolność chłonienia przez ekstrakty pirydyno,we t. zw. substancje [i i j, a więc części ekstraktu pirydynowego rozpu
szczalne i nierozpuszczalne w chloroformie, przyczem stwierdzono, że substancje ¡3 okazują największą szybkość i intensywność chło
nienia, substancje ■; znacznie niższą. Zjawiska te przebiegają dla 4 typów węgla prawie jednakowo.
10) Stwierdzono, że ogrzanie węgla do temperatur wyższych w atmosferze gazu obojętnego wpływa wybitnie na zwiększenie ilości pochłoniętej pirydyny przez ten węgiel w temp. normalnej.
Przebieg szybkości chłonienia dla węgla antracytowego, tłustego i gazowego niespiekającego, ogrzanych uprzednio w atmosferze azotu do odpowiednich wyższych temp. jest identyczny z przebiegiem stanu plastycznego tych węgli oznaczonego według metody F o x w e 1 1 a, zarówno co do maksymum plastyczności, które wypada w granicach temperatury, odpowiadających wzmożonej chłonności par pirydyny, jakoteż co do intensywności i końcowego stadjum zjawiska dla trzech różnych typów węgli badanych.
Własność chłonienia oznaczona liczbowo, może zatem służyć do prostego i dokładnego zbadania stanu, w którym koloid węgla prze
chodzi w przejściowy półpłynny gel.
W zakończeniu pragnę wyrazić Panu Profesorowi Lr. W. Ś w i ę- t o s ł a w s k i e m u serdeczne podziękowanie za inicjatywę podjęcia niniejszej pracy oraz za cenne rady i wskazówki, których mi udzielił.
T h e p o w e r of a b s o r p t i o n o f p y r i d i n e v a p o u r s as a b a si s of p h y s i c o - c h e m i c a l c h a r a k t e r i s t i c s o f v a r i o u s k i n d s of coal .
T h e research carried o u t at the Chem ical R esearch In stitu te W a rsaw on p h y sico-ch e m ica l properties o f th e pétrog ra ph ie varieties o f co a l m ined fro m variou s c o a l deposits, results in a c on clu sion th a t th e ch a ra cteristic o f this k in d m a y be o f valu e o n ly w h en com pa rison is m ade w ith properties o f a w h o le g e o lo g ica l series o f co a l, from an th racite to the y ou n g e st g asflam in g c o a l m ined from v ariou s co a l deposits. P u re v itrain , durain and fusain sam ples selected b y ou rselves fro m th e W estern E u rop e c o a l deposits are rath er th e first am ple an d fu ll series o f pétrographie varieties, and present a v a lu a b le referen ce m aterial fo r th e research o f d ifferen t p h y sico -ch em ica l p roperties o f coa l.
1. T h e ab sorp tion o f p y rid in e v a p ou r b y v ariou s sam ples o f coals from ty p ic a l E u ropean deposits has been stud ied.
2. T h e pétrog ra ph ie varieties o f c o a l from in d iv id u a l d eposits h ave been segregated, an d th eir ca p a city fo r ab sorp tion o f p y rid in e v a p ou r has b een deter
m ined.
3. It has been show n th a t the a b sorp tiv e p roperties o f co a l fo r p y rid in e v ap ou rs are in th e first p la ce d epen den t on th e degree o f ca rb o n ifica tio n o f the g iv en co a l. T h is p r o p e rty is m ost m a rk ed fo r lig n ite a n d fo r m ore recen t co a l form a tion s, an d dim inishes ra p id ly in in ten sity as th e ty p e o f c o a l approach es th at o f an th racite, in d ica tin g a ch an ge in th e c o llo id a l ch a ra cter o f th e original m aterial w ith the progress o f th e process o f ca rb o n ifica tion .
4. I t has been show n th at a close relation sh ip exists betw een th e a b sorp tion o f p y rid in e vap ou r b y a g iv e n c o a l, and its degree o f poly m erisation , expressed a ccord in g to Illin g w orth b y th e ratio C/H in coa l. T h ose coals poses- sing a C/H ratio higher than 20 a b sorb o n ly v e ry in sign ifican t quantities o f p y r i
dine v ap ou r.
5. A stu d y o f th e ab sorp tion o f p y rid in e v a p ou r b y th e pétrographie v arieties o f v itra in , durain, and fusain, fro m co a l from variou s deposits, from a n th racite to g a s-fla m in g coals, show s th a t: a) th e p y rid in e v a p ou r ab sorp tion n um bers o f vitrain s m a y con stitu te a new ch a ra cteristic feature, en ablin g one to differen tia te betw een ty p e s o f co a l from d ifferen t g e o lo g ica l epoch s, or o f a d if
ferent degree o f p oly m erisa tion . T h e values fou n d fo r vitrain s at 15° are as f o l
lo w s : fo r an th racite 8,5, fo r p a ra -bitu m in ou s an th racite co a ls 5— 5.5, fo r b itu m inou s and pa ra -bitu m in ou s coa ls 3— 4, fo r ca k in g g a s-coa ls 20— 44, fo r n o n ca k in g co a ls 50— 67, and fo r g a s-fla m in g co a ls 70r—77.
a distin ct classifica tion of d ifferen t coa ls in to certain g rou ps, y e t durains do n ot
Str.
I. Wstęp ogólny. Węgiel jako koloid... 3— 8
II. Cel pracy... — 8
III. Przegląd literatury... 8 — 2 1
IV. Część d o ś w ia d cz a ln a :...21— 58 1. Metoda pracy... 21— 23
2. Chtonienie a stopień spolimeryzowania węgla. . . 23— 26 3. Charakterystyka odmian petrograficznych : ... 26— 43
a) Badanie witrytów. . ...28— 35 b) Badanie durytów ... 35— 39 c) Badanie fu zytów ...39— 43 4. Chtonienie a ekstrakcja... 43—-47 5. Chtonienie par pirydyny przez ekstrakty pirydynowe
i pozostałość poekstrakcyjną...47— 51
6. Chtonienie par pirydyny przez węgle uprzednio ogrze
wane...51— 58 V. Ogólne wnioski... 59— 61 VI. Streszczenie... 51— 63
S u m m a r y ... 54— 65
A.
Meyer 3. 18, 19.
' ■fpy
W YDAW NICTW A AKADEMJ1 NAUK rÇE(JHNIUZNY(:il
Rok Cena
1925 M i e r z é j p w b k i H en ryk , P olsk ie p la ców k i badaw czo, W a r szaw a 8®, 135 I X s t r . ... .5,50 1927 M i e r z e j e w s k i H en ryk , P od staw y m echaniki cia ł p la s ty c z
n ych , W a rszaw a 8°, 108 s t r ... 8,5 0 1927 G r a b o w s k i L u cja n , R a diotolograph iseh o B estim m u n g M er g e o
graphischen Länge, von L em b org , L w ó w 4®, 45 str. . . . . . . . 8,00 1928 W i t o s z y ń s k i Czesław, T ra v a u x ile l ’ In stitu t A érod y n a m iq u e
do V a rsovie, 4°, 72 str. ... 9,00
1928 G r a b o w s k i L u cjan , 0 od w zorow a n ia ch płaskich w iernokntnyeli o lip so id y o b r o to w e j w k tórych pew ien w yb ra n y p ołu d n ik odw zoro-w u jo się ja k o lin ja prosta, L zoro-w ózoro-w , 4°, 8 str. . . ... 2,00 1928 G r o s a k o w s k i Janu sz, M etoda k om p en sa cy jn a k on troli s ta
ło ś ci fali, W arszaw a, 8°. 62 str. (R ozp ra w a d o k to r s k a ). . . . 5,0.0 1928 R o l i ń s k i J ó z e f, Bsfrlania n ad a s o cja c ją w c ie k ły ch d iolek
try-kaeb, W a rszaw a, 8°, 60 str. (R ozp ra w a d ok torsk a ). . ...4,50 1928 K r u p k o w s k i A leksan der, B adania nad stopam i niklu z m ie
d zią , W a rszaw a, 8°, 88 str, (R o zp ra w a d ok torsk a ). . . , . . . . 7,50 1928 B u r z y ń s k i W ło d zim ie rz, Studju m nad h ip o te z a m i w ytężen ia,
L w ów , 8°, 191 str. (R ozp ra w a d o k t o r s k a ) . ... 9,00 1929 G r a b o w s k i L u cja n , O k on w ergen cji połu dn ik ow ej w o d w z o r o
w an iu R o u ss ilb e ’ow skiem elip so id y , L w ó w 4®. 28 str, . . . . 4,50 1929 P ra ce Z ak ła du M etalurgiczn ego P olitech n ik i W arszaw sk iej, ( B r o
niew ski i Ś l i w o w' s k i ; B r o n i e w s k i i II a c k i e w i c z ■), T . I, 8°, 108 str. , ... ... i.Uii 1929 H u b o r M ak sym ilja n T . P rob lem e d er Statik tech nisch w ich tiger
or th o tr o p e r P la tten , W a rszaw a, 8°, 105 str. . . . 8,50 1929 S z c z e n i o w « k i B olesław , N ow a m etoda w yzn acza n ia p r z e w o d
n ości ciep ln ej m a torja lów iz o la c y jn y ch , W arszaw a. S®. 48 str. '(R oz
praw a d ok torsk a ). . ..., . . ... 3,50 1930 J a c y n a W a cła w , Z agadn ien ia b u d o w y i ek sp loa ta cji d róg że la z
n y ch . W a rszaw a, 8°, 225 str. ... . 1 2 , 0 0 1930 Z i o m i ę o k a Jadw iga, N itry fik ą cja i żyzn ość g leb y , Poznań 8°, 32 str. 2,00 1930 P race Z ak ła du M etalurgiczn ego P olite ch n ik i W arszaw sk iej T . U ,
(A . K r u p k o w s k i, M oohaniezne w łasności m ied zi), 8°, 190 sir. 9,50
nr inw.: 11 - 13775
PRACE AKADEM,TI NAUK TE
D y r . l 1 9 0 0 6
Nr Tom Rok .Cena
t I 1025 I! r o ii i o \vs k i W iin ld . O p ór oh d d ry ezn y i rozszerzalność mefaH, W arszawm, 2(V śtr:~ . . . ’ 'r 1.- 'r . . . . . 3,0(1 2 ' i 1025 M a t a k i o w i c z M aksym iljan, O góln a form u ła na średnią
ch y ż o ść przep ły w u w łożyskach rzeczn y ch i k a n ałow y ch , L w ów , OŚ str. ... . . . . 18.00 3 I 1926 I i u b e r M aksyrniłjan, K ry to r ja stałości rów n ow ag i i ich
stosunek d o statyk i u k ła d ó w sp ręży stych , L w ów , 57 str. 4,00 4 I 1928 W o i g o l K asper, N ow a m etod a w y rów n y w a n ia tryan gu
la-o y jn y c h sieci w ień cla-ow y ch , L w ó w , 22. str. . . . ". 2,00 5 I . 1 9 2 8 T h u l l i o M ak sym iljan i C li m i o I o w i o c A lfo n s , N a
prężenia drugorzędne w h olk ach k ra tow y ch , L w ów , 64 str. 6,50
6 I 1928 W o i g o l K asper, B adan ie form u ł em p iry czn y ch p r z y p o m o c y szeregów T a y lo ra , L w ów , 16 str. . _ ... 1,50
1 II 1929 '/j o r a w s k i K azim ierz, C ztery p r z y c z y n k i z. zakresu k i
n em a tyk i cią ł sz ty w n y ch , W a rszaw a, 110 str...8,50
2 I I 1929 B c ł z o c k i Stanisław , R ów n ow a ga sił sprężystości w beleo p r y zm a ty czn e j,-W a rsza w a , 35 str. . . . . ... 2,50 3 I I 1931 M a t a k i e w i c z M ak sym ilja n , P o rm u ł.v n a średnią p r ę d
k ość d la ło ży sk n atu raln ych i w ielk ich sp o d k ó w U /w ó w , str. 24 2,00 4 II 1931 M a t a k i o w i c z M ak sym ilja n , B a dan ia nad zw iązkiem
m ięd zy prędkością średnią p ro filu a n ajw ięk szą prędk ością p ow ierzch n iow ą w łożyskach sztu czn ych , L w ó w , str. 50 4,00 5 I I 1931 B e ł z e c k i Stanisława K ilk a uw ag d o ty c z ą c y c h teorji
prętów k rz y w y ch . W a rszaw a, 38 str ... : 2,00
V