Svojstva metanskog plina

Metan (CH₄) je plin bez boje i mirisa s tetraedarskom geometrijom. Njegova kemijska svojstva čine ga korisnim kao uobičajeni izvor goriva u proizvodnji vodikovog plina za gnojiva i eksplozive te u sintezi vrijednih kemikalija. Međutim, metan je također moćan staklenički plin.

Metan ima kemijsku formulu CH₄ i molekulska masa 16,043 g / mol. Molekula metana je tetraedarska, s atomom ugljika u središtu i četiri atoma vodika na uglovima tetraedra. Svaka C-H veza je ekvivalentna, a svaka je veza odvojena kutom od 109,5 °.

Lakši od zraka, plin metan ima gustoću 0,657 g / L na 25 ° C i 1 atmosferski tlak. Pretvara se u tekućinu ispod -162 ° C i krutinu ispod -182,5 ° C. Metan je jedva topljiv u vodi, topljivosti je 22,7 mg / L, ali je topiv u raznim organskim otapalima kao što su:

• etanol
  
• dietil eter
  
• aceton
  
• benzen

Neke od najvažnijih kemijskih reakcija koje uključuju metan su izgaranje i halogeniranje.

Izgaranjem metana dolazi do značajnih ispuštanja

Jedna molekula plinovitog metana reagira s dvije molekule kisikovog plina u uvjetima izgaranja, stvarajući jednu molekulu plina ugljičnog dioksida, dvije molekule vodene pare i energije.

Otpuštajući samo ugljični dioksid i vodu, metan je najčišće gorivo fosilnog goriva i čini većinu prirodnog plina. Iako je metan relativno stabilan, može biti Eksplozivno kada je njegov sadržaj između 5 i 14 posto u zraku, a uzrok je mnogih minskih katastrofa.

Iako je izazov u industrijskim razmjerima, metan može djelomično oksidirati u metanol enzimom metan monooksigenaza. Zanimljivo je da je utvrđeno da je skupina N-DAMO bakterija usvojila anaerobnu oksidaciju metana s nitritom kao oksidansom.

Metan također može reagirati s halogenom u radikalnim uvjetima kako slijedi:

Klorov radikal prvi generira inicijator radikala kao što je Ultraljubičasto svijetlo. Ovaj klorni radikal apstrahira atom vodika iz metana dajući vodikov klor i metilni radikal. Metilni radikal tada reagira s molekulom klora (Cl₂), što rezultira klorometanom i klorovim radikalom, koji prolazi kroz drugi ciklus reakcije, osim ako ga ne završi drugi radikal.

Metan se mnogo koristi u industriji, zahvaljujući njegovim svestranim kemijskim svojstvima. Važan je izvor vodika i ugljika za razne organske materijale.

Metan je primarna komponenta prirodnog plina, koji je uobičajeni izvor goriva. Široko se koristi za napajanje domova, turbina, automobila i drugih stvari. Metan se također može ukapljiti radi lakšeg skladištenja ili transporta. U kombinaciji s tekućim kisikom, rafinirani tekući metan može poslužiti kao izvor gorivo za rakete.

Prirodni plin također se koristi za proizvodnju vodikovog plina u industrijskim razmjerima, jer metan može reagirati s parom na visokim temperaturama (700 do 1100 ° C) da se dobije ugljični monoksid i plinoviti vodik u prisutnosti a katalizator. Vodik se zatim koristi za proizvodnju amonijaka, koji je preteča gnojiva i eksploziva. Kao dobar izvor ugljika, metan se također koristi za sintezu kloroforma, tetraklorida, nitrometana i metanola. Čađa koja nastaje nepotpunim izgaranjem metana pojačava sredstvo za gumu u gumama.

U održivom sustavu, metan ispušten u atmosferu uzima prirodni ponornici metana, poput tla i procesa oksidacije metana u troposferi.

Međutim, povećane emisije metana u posljednjim desetljećima pridonijele su efektu staklenika. Unatoč maloj koncentraciji, metan zagrijava planet 86 puta više od ugljičnog dioksida, još jednog stakleničkog plina. Nadamo se da bi napori na kontroli emisija metana mogli usporiti efekt staklenika prije nego što bude prekasno.