Egenskaber ved metangas

Metan (CH₄) er en farveløs, lugtfri gas med en tetraedrisk geometri. Dens kemiske egenskaber gør det nyttigt som en fælles brændstofkilde ved produktion af brintgas til gødning og sprængstoffer og ved syntetisering af værdifulde kemikalier. Imidlertid er metan også en potent drivhusgas.

Methan har den kemiske formel CH₄ og en molekylvægt på 16,043 g / mol. Methanmolekylet er tetraeder, med carbonatomet i centrum og de fire hydrogenatomer på hjørnerne af tetraedret. Hver CH-binding er ækvivalent, og hver binding er adskilt med en vinkel på 109,5 °.

Lettere end luft har metangas en densitet på 0,657 g / L ved 25 ° C og 1 atmosfærisk tryk. Det omdannes til en væske under -162 ° C og et fast stof under -182,5 ° C. Methan er næppe opløseligt i vand med en opløselighed på 22,7 mg / L, men er opløselig i forskellige organiske opløsningsmidler, såsom:

• ethanol
  
• diethylether
  
• acetone
  
• benzen

Nogle af de vigtigste kemiske reaktioner, der involverer metan, er forbrænding og halogenering.

Forbrænding af metan frigøres betydeligt varme (891 kJ / mol). Det er en flertrins oxidationsreaktion og kan sammenfattes med ligningen som følger:

Et molekyle gasformigt metan reagerer med to molekyler iltgas under forbrændingsbetingelser for at danne et molekyle kuldioxidgas, to molekyler vanddamp og energi.

Ved frigivelse af kun kuldioxid og vand er metan det reneste, brændende fossile brændsel og udgør det meste af naturgas. Selvom metan er relativt stabil, kan det være eksplosiv når dets indhold er mellem 5 og 14 procent i luft, og det har været årsagen til mange minekatastrofer.

Selvom det er udfordrende i industriel målestok, kan metan delvist oxideres til methanolen af ​​methanmonooxygenaseenzym. Interessant nok viste det sig, at en gruppe N-DAMO-bakterier antog anaerob oxidation af methan med nitrit som oxidant.

Methan kan også reagere med halogen under radikale forhold som følger:

Klorgruppen genereres først af en radikal initiator, såsom ultraviolet lys. Denne chlorradikal abstraherer et hydrogenatom fra methan til dannelse af en hydrogenchlor og en methylradikal. Methylgruppen reagerer derefter med et chlormolekyle (Cl₂), hvilket resulterer i chlormethan og en chlorradikal, som gennemgår en anden reaktionscyklus, medmindre den afsluttes med en anden radikal.

Der er mange industrielle anvendelser af metan takket være dets alsidige kemiske egenskaber. Det er en vigtig kilde til brint og kulstof til forskellige organiske materialer.

Metan er den primære komponent i naturgas, som er en almindelig brændstofkilde. Det er meget brugt til at drive hjem, turbiner, biler og andre ting. Metan kan også flydes for at lette opbevaring eller transport. Når det kombineres med flydende ilt, kan raffineret flydende methan tjene som kilde til brændstof til raketter.

Naturgas bruges også til at producere brintgas i industriel skala, da metan kan reagere med damp ved høje temperaturer (700 til 1.100 ° C) til dannelse af kulilte og hydrogengas i nærvær af en katalysator. Brint anvendes derefter til fremstilling af ammoniak, som er en forløber for gødning og sprængstoffer. Som en god kilde til kulstof anvendes methan også til at syntetisere chloroform, carbontetrachlorid, nitromethan og methanol. Carbon black dannet ved ufuldstændig forbrænding af metan er et forstærkende middel til gummi i dæk.

I et bæredygtigt system optages metan, der frigives i atmosfæren, af naturlige metanvaske som jorden og metanoxidationsprocessen i troposfæren.

Imidlertid har øgede metanemissioner i de sidste årtier bidraget til drivhuseffekten. Trods sin lille koncentration opvarmes metan planeten 86 gange så meget som kuldioxid, en anden drivhusgas. Forhåbentlig kan bestræbelser på at kontrollere metanemissioner bremse drivhuseffekten, før det er for sent.