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Le tre principali forme di combustibili fossili - carbone, petrolio e gas naturale - si sono formate durante il periodo carbonifero, che prende il nome dal carbonio, un elemento comune trovato in tutti i combustibili fossili. Si sono formati da resti organici di piante e animali che sono stati convertiti in carbone, petrolio o gas naturale per esposizione al calore e alla pressione della crosta terrestre nel corso di milioni di anni. La radice organica dei combustibili fossili spiega la presenza di carbonio, ma altri elementi come idrogeno, zolfo, azoto e ossigeno sono anche componenti dei combustibili fossili.
Carbone
Secondo il Penn State College of Earth and Mineral Sciences, il carbone è composto da carbonio, idrogeno, azoto, zolfo e ossigeno. Esistono tre tipi di carbone, ognuno dei quali ha una propria composizione chimica. L'antracite ha più carbonio, mentre la lignite è la più bassa in carbonio, ma la più alta in idrogeno e ossigeno. Il contenuto di carbone bituminoso è compreso tra antracite e lignite. Il carbone ha anche un certo contenuto di minerali, che è comunemente quarzo, pirite, minerali argillosi e calcite. Elementi come ferro e zinco che rimangono nella torba o strati di piante decomposte, che alla fine si formano in carbone, potrebbero combinarsi per creare questi minerali.
Gas naturale
Come il carbone, il gas naturale è composto da carbonio, idrogeno, azoto, zolfo e ossigeno. Non ha contenuto minerale come il carbone e, invece di una sostanza dura e nera, il gas naturale è più leggero dell'aria, secondo la California Energy Commission. Non ha odore e non si vede, e si trova vicino al petrolio sotterraneo. Gli elementi di carbonio e idrogeno nel gas naturale si combinano in genere per formare gas metano o CH4, che è altamente infiammabile.
Olio
Anche il petrolio, o petrolio, è costituito da carbonio, idrogeno, zolfo, ossigeno e azoto, ma è in forma liquida. Sia il petrolio che il gas naturale si trovano sottoterra tra le pieghe delle rocce o all'interno delle rocce porose che trattengono il petrolio. Quando le diatomee, le creature marine come il fitoplancton, muoiono e cadono sul fondo del mare, vengono infine sepolte in sedimenti e roccia. Sotto grande pressione e calore, questi strati di diatomee diventano petrolio o gas naturale. Se le condizioni sono troppo calde, è più probabile che l'olio diventi gas. L'olio viene estratto e quindi raffinato in benzina, cherosene o altri prodotti.
Combustione
La combustione si verifica quando i combustibili fossili vengono bruciati e gli elementi nei combustibili fossili si ossidano o si combinano con l'ossigeno. Quando il carbone viene bruciato, il carbonio si ossida per formare anidride carbonica o CO2. Allo stesso modo, l'azoto diventa protossido di azoto, o NO2, e lo zolfo diventa anidride solforosa o SO2. Il contenuto di minerali trovato nel carbone e nel petrolio diventa cenere.