Lehetséges, hogy a kőkorszak embere nevezte el „égő kőnek”. Theophrasztosz, Arisztotelész tanítványa így említi meg A kövek történetében. A kínaiak az i.e. II. században már használtak egyes kőszénfajtákat rézércek olvasztására. Az angolok a XII. században mint „tengeri szenet’ veszik nyilvántartásba a partokból kimosott tüzelőanyagot, szórványosan használják fűtésre, de bűze miatt a XVI. században száműzik Londonból, hogy később (az orrfintorok ellenére) diadalmasan visszatérjen. Nagy Péter cár megsejti gazdasági jelentőségét, de még hosszú az út, amíg a maga nagyságában felismerik. Lenin az ipar kenyerének nyilvánítja a szénfajtákat.
Az emberiség tehát már rég ismeri, de még napjainkban sem tud mindent róla: a karbon még mindig tartogat meglepetéseket. Az ókor embere csodálkozott, hogy az „égő kő” egyik fajtája nem ég (legalábbis az ő számára, mivel csak 3500° C-on gyullad meg), de felfigyelt egy másik tulajdonságára: halvány felületen sötét nyomot hagy. Írásra használta, s a görögök a graphosz (írás) jelképévé tették, így mi is grafitnak hívjuk.
Hosszú időn át senki sem sejtette, hogy a kövek köve, a gyémánt is e népes család sarja, a koldus tőzeg királyi rokona. A tudománynak számos tévutat kellett végigjárnia, amíg eljutott a szén metamorfózisának a megértéséhez. A római tudósoknak, akik jól eligazodtak a mértanban és a mechanikában, elég zavaros fogalmaik voltak az ásványokról. Úgy vélték, hogy a drágakövek a földben „nőnek”, mint a fák gyökerei; hogy vannak éretlenek, amilyen a gyengén színezett rubin és érettek, amilyen a gyémánt. A lapidáriák tele vannak naiv elképzelésekkel; a tudás nemegyszer babonás hittel vegyül. Az ókor legjelentősebb gyémántjai Indiából származnak. Bányászásuknak furcsa szabálya volt: azokba a hasadékokba, amelyekben gyémántot sejtettek, állati áldozatot kellett ledobni a rossz szellemek bizalmának a megnyerésére. Az asztrológiát kedvelő asszírok és babilóniaiak a drágaköveket csillagképekkel társították, és azt hitték, hogy minden embernek megvan a maga védőköve, attól függően, milyen csillagzat alatt született. A gyémántot a Mérleg képébe iktatták, a szeptember 23. és október 22. között született emberek szerencsekövének nyilvánították. A tévhitek az emberiséget a középkorba (helyenként éppenséggel napjainkig) is elkísérték: egyes nyugat-európai népek úgy vélték, hogy a gyémánt segít a szülésben a nőknek. Egyesek a szilárdság, bátorság, erő, mások a bajok, betegségek fölötti győzelem szimbólumát látták benne. Pedig mennyi baj forrása volt a történelem folyamán, mennyi emberi áldozatot követelt csábító, titokzatos fénye, árának démoni hatalma!
A karbon (C), amelyről a földtörténet egyik legjelentősebb korszakát nevezték el, eléggé elterjedt elem; súlyra a földkéreg 0,10 százalékát teszi ki. A széntartalékok tisztább formáit az amorf és a lapos, hexagonális kristályú grafit, valamint a tökéletes kristályzatú gyémánt képviseli, a szennyezettebbeket a különböző szénfajták a tőzegtől az antracitig. Ezen kívül a karbon hidrogén- és oxigénvegyületeinek hatalmas változata ismeretes. A karbon az egyik legfontosabb eleme mindennek, ami élő; az élet nélkülözhetetlen részecskéje, a növényi szövetek alapköve. A fotoszintézis révén, ami a litoszféra energiájának fontos szolgáltatója, a szén évi 300 milliárd tonna szervesanyag termeléséhez járul hozzá. A tengeri növények hektáronként átlagosan 3,75 tonna szenet kötnek le évente, ami a tengerfelületekre átszámítva 15,5 x 1010 tonnát, vagyis 3 x 1021 kalória energiát jelent. A szárazföldi növényzet kevesebbet rögzít: 1,3 tonnát hektáronként, vagyis évente 1,9 x 1010 tonnát összesen.
A szénféleségek hatalmas lerakatai növényi eredetűek. A megkövesedett maradványok a földtörténet különböző korszakainak emlékét őrzik – spórákat, növényi szöveteket, szurokféleségeket. A növények születése és elhalása a természetben állandó folyamat. A külső tényezők hatására a növények hamar megsemmisülnek, de megfelelő körülmények között lerakódva (levegőtől elszigetelten, mocsaras vizekben iszappal lefödve) alapját képezik a széntelepeknek. Ilyen helyeken kezdődik a metamorfózis, amelynek során – vegyi, biokémiai folyamatok eredményeképpen és mikroorganizmusok hozzájárulásával – létrejön a tőzeg.
Ahhoz, hogy a tőzeg barnaszénné változzék, a fenti tényezőkön kívül nem is szükséges egyéb, mint a fedőrétegek nagyobb nyomása, ami elősegíti a széntartalom növekedését és a humuszsav csökkenését.
A barnaszén kőszénné válásában a nagy nyomás mellett lényeges szerepe van a környező kőzetek hőmérsékletének, amely legalább 320-345° C kell hogy legyen. Ilyen hőmérsékleten (és mintegy 1800 atmoszféra nyomás alatt) az átváltozás folyamata elég rövid: a kísérletek azt mutatják, hogy erre mindössze 48 óra már elégséges. A természet azonban a megfelelő körülmények létrehozásában eléggé szeszélyes – amíg a létező széntartalékok (a tőzeg kivételével, amely imitt-amott napjainkban is képződik) létrejöttek, valójában földtörténeti korszakokra volt szükség.
Az antracit: még további eredménye a nyomás és a hő hatására történt átváltozásnak, a karbon további koncentrációjának, az illő anyagok mennyiségének csökkenése mellett. A metamorfózis a növényi maradványok lerakódásának a mélységétől, tehát a fedőrétegek nyomásának a nagyságától, valamint a hőt szolgáltató magmatikus zónák közelségétől függ. A föld termodinamikai tényezői a természetes metamorfózist a grafitig és a gyémántig fejleszthetik.
A grafit nagyrészt a föld első élőlényeinek a maradványaiból képződött, de feltehető a kérdés: csak a növényvilág lehet a széncsalád genézisének a forrása? Grafit található a magmatikus kőzetekben is (távol az üledékes kőzetektől, ami eredetének szerves voltára utalna), pegmatit erekben, a mészkövek és vulkáni kőzetek érintkezési zónájában, a szibériai Aliberszk nefelines szieniteiben, a grönlandi Ovifax bazaltjában, a bretániai gránitban, japán andezitekben. Szén található más planétákon is: apró fekete és szürke gyémántot „hoztak” egyes kőmeteoritok, grafitot találtak a Canon Diablo (Arizona) mellett lehullt vasmeteoritban is. A föld boszorkánykonyhájában, katalitikus tényezők hatására, a grafit egy része a mészkő széndioxidja vagy a juvenil ciánvegyületek disszociációja útján jött létre.
A szén természetes metamorfózisával a karbon körforgása nem fejeződik be. A mesterséges változások a családfa további szaporodását eredményezik. Hő és vegyi kezeléssel a szénből több mint kétszáz új termék jön létre – koksz, nehéz és könnyű olajok, mesterséges benzin, műanyagok, orvosságok, festékek, műtrágya stb.
A grafit is rég túljutott „iráni” minőségén, ma több mint százféle felhasználása van – megmaradt a család legérdekesebb tagjának. A többi szénféleség elsősorban tüzelőanyag, a grafit ezzel szemben tűzálló, még tiszta oxigénben is csak 600° C-on bomlik, és csak 3800° C-on olvad (a levegő normális oxigéntartalma mellett). A 25-30 százalékos grafittartalmú agyagpasztákat tűzálló anyagok, tégelyek gyártására, olvasztókemencék építésénél használják. Monolit grafittömböket használnak az atomreaktorok építésénél. A grafit a legérdekesebb alanya a mesterséges metamorfózisnak is: belőle készítik a műgyémántot. Tökéletes gyémánt mesterséges gyártásához 13000 atmoszféra nyomás szükséges 2400° C hőmérséklet mellett, ami egyben rávilágít a természetes metamorfózis körülményeire is. Érdekes, hogy e két szénfajta közötti átalakulás kölcsönös lehet: légüres térben 1850° C-ra hevítve a gyémánt grafittá változik. (Ha valaki nagyzolni akar, írhat vagy rajzolhat tehát gyémántból „nyert” grafittal is.)
A gyémánt (mind a természetes, mind a mesterséges) ipari szerepe is eléggé változatos: különböző szerszámok készítésére, drágakövek csiszolására, fémforgácsolásra, félvezetők, optikai- és kristályüvegek megmunkálására alkalmas.
E sokoldalú felhasználási lehetőséggel magyarázható a szénféleségek különleges szerepe a gazdasági életben. A világ évi szénszükséglete megközelíti a 2,5 milliárd tonnát, grafitból az utóbbi évek átlagfogyasztása meghaladja az egymillió tonnát, a gyémánttermelés pedig az 50 millió karátot. A szénhidrátok, karbonátok és általában a karbon kombinációi nélkülözhetetlenek a mindennapi életben. Elmondható tehát, hogy ha a szén az ipar kenyere, a karbon, mint elem, liszt, amellyel a természet az életet táplálja.
Megjelent A Hét IV. évfolyama 20. számában, 1973. május 18-án.
