В состав органических соединений, образующих основное вещество угля, входят углерод, водород, кислород, азот и органическая сера. Эти элементы присутствуют во всех без исключения топливах, составляя в сумме почти 100 % их органической массы. Кроме этих элементов, к органической массе углей относят фосфор, редкие и некоторые другие элементы, входящие в состав органоминеральных соединений (например, щелочноземельные металлы в составе солей гуминовых кислот, гуматов).
Элементным составом органической массы углей называют содержание основных элементов: углерода, водорода, кислорода, азота и органической серы. Обычно элементный состав органической массы углей сокращенно называют «элементный состав углей».
Элементный состав углей определяют с помощью элементного анализа.
При определении углерода, водорода и кислорода необходимо иметь в виду, что эти элементы одновременно входят в состав органической и минеральной массы углей.
В минеральной массе углей углерод встречается в виде карбонатов, водород – во влаге и гидратной воде силикатов, кислород – в таких соединениях, как силикаты (оксиды алюминия и кремния), оксиды железа, карбонаты, сульфаты и др.
В соответствии с этим различают: углерод общий (С) и водород общий (Н) – содержание углерода или водорода в органической и минеральной массе углей; углерод органический (Со) и водород органический (Но) – часть общего углерода или водорода, входящая в состав органической массы углей; углерод неорганический (СMМ) – часть общего углерода, входящая в состав карбонатов минеральной массы, и водород неорганический (НMМ) – часть общего водорода, входящая в состав гидратной воды силикатов.
Азот и органическая сера являются элементами, связанными исключительно с органическими веществами угля.
Элементный анализ — один из основных методов исследования углей — широко используется при изучении топлив. В результате накопления экспериментальных данных были найдены общие зависимости между содержанием углерода, водорода, кислорода и природой углей, их структурой, степенью углефикации, а также физическими, химическими и технологическими свойствами. Это нашло свое отражение в создании ряда научных классификаций, основанных на результатах элементного анализа топлив.
Определение содержания основных элементов С, Н, О, N необходимо и обязательно для характеристики углей. Остальные элементы, входящие в органическую массу, обычно определяют только при специальных исследованиях, например, фосфор определяют в углях, предназначенных для коксования.
