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煤分子结构理论的主要观点有哪些？随煤化程度的提高，煤分子结构呈现怎样的规律性变化？
参考答案和解析
(1) 煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物 煤是由许多结构相似但又不完全相同的基本结构单元通过桥键连接而成。结构单元由规则的缩合芳香核与不规则的、连接在核上的侧链、官能团和桥键构成。 (2) 煤分子基本结构单元的核心是缩合芳香核 缩合芳香核(规则部分):缩聚的芳环、氢化芳环或各种杂环,环数随煤化程度的提高而增加。 (3) 连接在 基本结构单元周围的不规则部分 不规则部分:烷基侧链、官能团和桥键。 烷基侧链的长度随煤化程度的提高而缩短。官能团主要是含氧官能团,包括羟基、羧基、羰基、甲氧基等,随着煤化程度的提高,甲氧基和羧基很快消失,其他含氧基团在各种煤化程度的煤中均有存在;少量的含硫官能团和含氮官能团; 桥键主要是次甲基键、醚键、次甲基醚键、硫醚键以及芳香碳 - 碳键等。在低煤化程度的煤中桥键最多,主要形式为前三种。 (4) 氧、硫和氮的存在形式 氧:除含氧官能团外,还有醚键和杂环等;硫:巯基、硫醚和噻吩等;氮:吡咯环、氨基和亚氨基等。 (5)低分子化合物 低分子化合物:脂肪族化合物,如褐煤和泥炭中的树脂和蜡等。 (6)煤化程度对煤大分子结构的影响 低煤化程度煤的缩合芳香核较少,侧链长而多,官能团多,煤的结构比较疏松,孔隙率较大,比表面积较高。 中等煤化程度煤(肥煤和焦煤)的缩合芳香核增大,含氧官能团和烷基侧链减少,结构单元之间的桥键减少,煤的结构较为致密,孔隙率低,比表面积小,煤的物化性质和工艺性质在此处发生转折,出现极大值或极小值。 高等煤化程度煤的缩合芳香核显著增大,大分子排列的有序化增强,产生收缩应力,形成裂隙,孔隙率增加,比表面积增大。
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