Sifat Gas Metana

Metana (CH₄) adalah gas tidak berwarna dan tidak berbau dengan geometri tetrahedral. Sifat kimianya membuatnya berguna sebagai sumber bahan bakar umum, dalam memproduksi gas hidrogen untuk pupuk dan bahan peledak, dan dalam mensintesis bahan kimia berharga. Namun, metana juga merupakan gas rumah kaca yang kuat.

Metana memiliki rumus kimia CH₄ dan berat molekul 16,043 g/mol. Molekul metana adalah tetrahedral, dengan atom karbon di pusat dan empat atom hidrogen di sudut tetrahedron. Setiap ikatan C-H setara, dan setiap ikatan dipisahkan dengan sudut 109,5°.

Lebih ringan dari udara, gas metana memiliki massa jenis 0,657 g/L pada 25 °C dan tekanan 1 atmosfer. Ini berubah menjadi cairan di bawah -162 °C dan padat di bawah -182,5 °C. Metana hampir tidak larut dalam air, dengan kelarutan 22,7 mg/L, tetapi larut dalam berbagai pelarut organik seperti:

• etanol
  
• dietil eter
  
• aseton
  
• benzena

Beberapa reaksi kimia terpenting yang melibatkan metana adalah pembakaran dan halogenasi.

Pembakaran metana melepaskan substansial panas (891 kJ/mol). Ini adalah reaksi oksidasi multi-langkah dan dapat diringkas dengan persamaan sebagai berikut:

Satu molekul gas metana bereaksi dengan dua molekul gas oksigen dalam kondisi pembakaran untuk membentuk satu molekul gas karbon dioksida, dua molekul uap air dan energi.

Hanya melepaskan karbon dioksida dan air, metana adalah bahan bakar fosil yang paling bersih dan merupakan sebagian besar gas alam. Meskipun metana relatif stabil, dapat eksplosif ketika kandungannya antara 5 sampai 14 persen di udara, dan telah menjadi penyebab banyak bencana tambang.

Meskipun menantang dalam skala industri, metana dapat dioksidasi sebagian menjadi metanol oleh enzim metana monooksigenase. Menariknya, sekelompok bakteri N-DAMO ditemukan mengadopsi oksidasi anaerobik dari metana dengan nitrit sebagai oksidan.

Metana juga dapat bereaksi dengan halogen dalam kondisi radikal sebagai berikut:

Radikal klorin pertama kali dihasilkan oleh inisiator radikal seperti: sinar ultraviolet. Radikal klorin ini mengabstraksi atom hidrogen dari metana untuk membentuk hidrogen klorin dan radikal metil. Radikal metil kemudian bereaksi dengan molekul klorin (Cl₂), menghasilkan klorometana dan radikal klorin, yang melewati siklus reaksi lain kecuali diakhiri oleh radikal lain.

Ada banyak kegunaan industri untuk metana, berkat sifat kimianya yang serbaguna. Ini adalah sumber penting hidrogen dan karbon untuk berbagai bahan organik.

Metana adalah komponen utama gas alam, yang merupakan sumber bahan bakar umum. Hal ini banyak digunakan untuk rumah listrik, turbin, mobil dan hal-hal lain. Metana juga dapat dicairkan untuk kemudahan penyimpanan atau transportasi. Ketika dikombinasikan dengan oksigen cair, metana cair yang dimurnikan dapat berfungsi sebagai sumber bahan bakar untuk roket.

Gas alam juga digunakan untuk menghasilkan gas hidrogen pada skala industri karena metana dapat bereaksi dengan uap pada suhu tinggi (700 hingga 1.100 °C) untuk menghasilkan karbon monoksida dan gas hidrogen dengan adanya a katalisator. Hidrogen kemudian digunakan untuk pembuatan amonia, yang merupakan prekursor untuk pupuk dan bahan peledak. Sebagai sumber karbon yang baik, metana juga digunakan untuk mensintesis kloroform, karbon tetraklorida, nitrometana dan metanol. Karbon hitam yang dihasilkan dari pembakaran metana yang tidak sempurna merupakan bahan penguat untuk karet pada ban.

Dalam sistem yang berkelanjutan, metana yang dilepaskan ke atmosfer diambil oleh penyerap metana alami seperti tanah dan proses oksidasi metana di troposfer.

Namun, peningkatan emisi metana dalam beberapa dekade terakhir telah berkontribusi pada efek rumah kaca. Meskipun konsentrasinya kecil, metana menghangatkan planet ini 86 kali lebih banyak daripada karbon dioksida, gas rumah kaca lainnya. Diharapkan, upaya pengendalian emisi metana dapat memperlambat efek rumah kaca sebelum terlambat.