मीथेन गैस के गुण

मीथेन (सीएच₄) टेट्राहेड्रल ज्यामिति के साथ एक रंगहीन, गंधहीन गैस है। इसके रासायनिक गुण इसे एक सामान्य ईंधन स्रोत के रूप में, उर्वरकों और विस्फोटकों के लिए हाइड्रोजन गैस के उत्पादन में और मूल्यवान रसायनों के संश्लेषण में उपयोगी बनाते हैं। हालांकि, मीथेन भी एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है।

मीथेन में CH. का रासायनिक सूत्र होता है₄ और 16.043 g/mol का आणविक भार। मीथेन अणु टेट्राहेड्रल है, केंद्र में कार्बन परमाणु और टेट्राहेड्रोन के कोनों पर चार हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। प्रत्येक सी-एच बंधन समतुल्य है, और प्रत्येक बंधन 109.5 डिग्री के कोण से अलग होता है।

हवा से हल्की, मीथेन गैस का घनत्व 25 डिग्री सेल्सियस और 1 वायुमंडलीय दबाव पर 0.657 ग्राम/लीटर होता है। यह -162 डिग्री सेल्सियस से नीचे तरल और -182.5 डिग्री सेल्सियस के नीचे एक ठोस में बदल जाता है। मीथेन 22.7 मिलीग्राम / एल की घुलनशीलता के साथ पानी में मुश्किल से घुलनशील है, लेकिन विभिन्न कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील है जैसे:

• इथेनॉल
  
• डायइथाइल इथर
  
• एसीटोन
  
• बेंजीन

मीथेन से जुड़ी कुछ सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रियाएं दहन और हलोजन हैं।

मीथेन के दहन से पर्याप्त मात्रा में निकलता है तपिश (891 kJ/mol). यह एक बहु-चरणीय ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है और इसे समीकरण द्वारा संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

गैसीय मीथेन का एक अणु दहन की स्थिति में ऑक्सीजन गैस के दो अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड गैस का एक अणु, जल वाष्प और ऊर्जा के दो अणु बनाता है।

केवल कार्बन डाइऑक्साइड और पानी छोड़ते हुए, मीथेन सबसे स्वच्छ जलता हुआ जीवाश्म ईंधन है और अधिकांश प्राकृतिक गैस का निर्माण करता है। हालांकि मीथेन अपेक्षाकृत स्थिर है, यह हो सकता है विस्फोटक जब इसकी सामग्री हवा में 5 से 14 प्रतिशत के बीच होती है, और यह कई खदान आपदाओं का कारण रही है।

हालांकि औद्योगिक पैमाने में चुनौतीपूर्ण, मीथेन मोनोऑक्सीजिनेज एंजाइम द्वारा मीथेन को मेथनॉल में आंशिक रूप से ऑक्सीकृत किया जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि एन-डीएएमओ बैक्टीरिया के एक समूह को मीथेन के अवायवीय ऑक्सीकरण को नाइट्राइट के साथ ऑक्सीडेंट के रूप में अपनाने के लिए पाया गया था।

मिथेन रेडिकल परिस्थितियों में हलोजन के साथ निम्न प्रकार से प्रतिक्रिया कर सकता है:

क्लोरीन रेडिकल सबसे पहले एक रेडिकल सर्जक द्वारा उत्पन्न होता है जैसे कि पराबैगनी प्रकाश. यह क्लोरीन रेडिकल मीथेन से हाइड्रोजन परमाणु को हाइड्रोजन क्लोरीन और मिथाइल रेडिकल बनाने के लिए अमूर्त करता है। मिथाइल रेडिकल तब क्लोरीन अणु (Cl .) के साथ प्रतिक्रिया करता है₂), जिसके परिणामस्वरूप क्लोरोमेथेन और एक क्लोरीन रेडिकल होता है, जो प्रतिक्रिया के दूसरे चक्र से गुजरता है जब तक कि किसी अन्य रेडिकल द्वारा समाप्त नहीं किया जाता है।

इसके बहुमुखी रासायनिक गुणों के कारण मीथेन के कई औद्योगिक उपयोग हैं। यह विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के लिए हाइड्रोजन और कार्बन का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।

मीथेन प्राकृतिक गैस का प्राथमिक घटक है, जो एक सामान्य ईंधन स्रोत है। इसका व्यापक रूप से घरों, टर्बाइनों, ऑटोमोबाइल और अन्य चीजों को बिजली देने के लिए उपयोग किया जाता है। भंडारण या परिवहन में आसानी के लिए मीथेन को तरलीकृत भी किया जा सकता है। तरल ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होने पर, परिष्कृत तरल मीथेन के स्रोत के रूप में काम कर सकता है ईंधन रॉकेट के लिए।

औद्योगिक पैमाने पर हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए प्राकृतिक गैस का भी उपयोग किया जाता है क्योंकि मीथेन भाप के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है उच्च तापमान (700 से 1,100 डिग्री सेल्सियस) पर कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करने के लिए a. की उपस्थिति में उत्प्रेरक तब हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया के निर्माण के लिए किया जाता है, जो उर्वरकों और विस्फोटकों के लिए अग्रदूत है। कार्बन के अच्छे स्रोत के रूप में, मीथेन का उपयोग क्लोरोफॉर्म, कार्बन टेट्राक्लोराइड, नाइट्रोमीथेन और मेथनॉल को संश्लेषित करने के लिए भी किया जाता है। मीथेन के अधूरे दहन से उत्पन्न कार्बन ब्लैक टायरों में रबर के लिए एक प्रबलिंग एजेंट है।

एक स्थायी प्रणाली में, वातावरण में छोड़ी गई मीथेन को प्राकृतिक मीथेन सिंक जैसे मिट्टी और क्षोभमंडल में मीथेन ऑक्सीकरण प्रक्रिया द्वारा ग्रहण किया जाता है।

हालांकि, पिछले दशकों में बढ़े हुए मीथेन उत्सर्जन ने ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान दिया है। इसकी छोटी सांद्रता के बावजूद, मीथेन कार्बन डाइऑक्साइड, एक अन्य ग्रीनहाउस गैस की तुलना में 86 गुना अधिक ग्रह को गर्म करता है। उम्मीद है कि बहुत देर होने से पहले मीथेन उत्सर्जन को नियंत्रित करने के प्रयास ग्रीनहाउस प्रभाव को धीमा कर सकते हैं।