Vlastnosti metanového plynu

Metan (CH₄) je bezbarvý plyn bez zápachu s čtyřboká geometrií. Díky svým chemickým vlastnostem je užitečný jako běžný zdroj paliva, při výrobě plynného vodíku pro hnojiva a výbušniny a při syntéze cenných chemikálií. Metan je však také silným skleníkovým plynem.

Metan má chemický vzorec CH₄ a molekulová hmotnost 16,043 g / mol. Molekula metanu je čtyřboká, s atomem uhlíku ve středu a čtyřmi atomy vodíku v rozích čtyřstěnu. Každá vazba C-H je ekvivalentní a každá vazba je oddělena úhlem 109,5 °.

Lehčí než vzduch má plynný metan hustotu 0,657 g / l při 25 ° C a 1 atmosférickém tlaku. Transformuje se na kapalinu pod -162 ° C a pevnou látku pod -182,5 ° C. Metan je sotva rozpustný ve vodě s rozpustností 22,7 mg / l, ale je rozpustný v různých organických rozpouštědlech, jako jsou:

• ethanol
  
• diethylether
  
• aceton
  
• benzen

Mezi nejdůležitější chemické reakce zahrnující metan patří spalování a halogenace.

Spalování metanu uvolňuje značné množství

Jedna molekula plynného metanu reaguje se dvěma molekulami plynného kyslíku za podmínek spalování za vzniku jedné molekuly plynného oxidu uhličitého, dvou molekul vodní páry a energie.

Metan, který uvolňuje pouze oxid uhličitý a vodu, je nejčistší spalující fosilní palivo a tvoří většinu zemního plynu. Ačkoli je metan relativně stabilní, může být explozivní když je jeho obsah ve vzduchu mezi 5 až 14 procenty a byl příčinou mnoha katastrof v dolech.

Přestože je metan v průmyslovém měřítku náročný, může být částečně oxidován na methanol methanem monooxygenázovým enzymem. Je zajímavé, že bylo zjištěno, že skupina bakterií N-DAMO přijala anaerobní oxidaci methanu s dusitany jako oxidantem.

Metan může také reagovat s halogenem za radikálních podmínek následovně:

Chlorový radikál je nejprve generován radikálovým iniciátorem, jako je ultrafialové světlo. Tento chlorový radikál abstrahuje atom vodíku z methanu za vzniku chlorovodíku a methylového radikálu. Methylový radikál poté reaguje s molekulou chloru (Cl₂), což má za následek chlormethan a chlorový radikál, který prochází dalším cyklem reakce, pokud není ukončen jiným radikálem.

Existuje mnoho průmyslových využití metanu díky jeho univerzálním chemickým vlastnostem. Je důležitým zdrojem vodíku a uhlíku pro různé organické materiály.

Metan je primární složkou zemního plynu, který je běžným zdrojem paliva. Je široce používán k napájení domů, turbín, automobilů a dalších věcí. Metan lze také zkapalnit pro snazší skladování nebo přepravu. V kombinaci s kapalným kyslíkem může rafinovaný kapalný methan sloužit jako zdroj pohonné hmoty pro rakety.

Zemní plyn se také používá k výrobě plynného vodíku v průmyslovém měřítku, protože metan může reagovat s párou při vysokých teplotách (700 až 1100 ° C) za vzniku oxidu uhelnatého a plynného vodíku v přítomnosti a katalyzátor. Vodík se poté používá k výrobě amoniaku, který je předchůdcem hnojiv a výbušnin. Jako dobrý zdroj uhlíku se methan také používá k syntéze chloroformu, tetrachlormethanu, nitromethanu a methanolu. Saze vznikající při neúplném spalování metanu jsou výztužným činidlem pro gumu v pneumatikách.

V udržitelném systému je metan uvolňovaný do atmosféry absorbován přírodními metanovými jímkami, jako je půda a proces oxidace metanu v troposféře.

Zvýšené emise metanu v posledních desetiletích však přispěly ke skleníkovému efektu. Přes svou malou koncentraci metan zahřívá planetu 86krát více než oxid uhličitý, další skleníkový plyn. Doufejme, že úsilí o kontrolu emisí metanu by mohlo zpomalit skleníkový efekt, než bude příliš pozdě.