メタンガスの性質

メタン（CH₄）は、四面体構造の無色無臭のガスです。 その化学的性質により、肥料や爆発物用の水素ガスの生成、および貴重な化学物質の合成において、一般的な燃料源として有用になります。 ただし、メタンは強力な温室効果ガスでもあります。

メタンはCHの化学式を持っています₄ 分子量は16.043g / molです。 メタン分子は四面体であり、中心に炭素原子があり、四面体の角に4つの水素原子があります。 各C-H結合は同等であり、各結合は109.5°の角度で分離されています。

メタンガスは空気よりも軽く、25°C、1大気圧で0.657 g / Lの密度を持っています。 -162°C未満では液体に、-182.5°C未満では固体に変化します。 メタンは22.7mg / Lの溶解度で水にほとんど溶けませんが、次のようなさまざまな有機溶媒に溶けます。

• エタノール
  
• ジエチルエーテル
  
• アセトン
  
• ベンゼン

メタンが関与する最も重要な化学反応のいくつかは、燃焼とハロゲン化です。

メタンの燃焼はかなりの量を放出します 熱 （891 kJ / mol）。 これは多段階の酸化反応であり、次の式で要約できます。

1分子のガス状メタンは燃焼条件下で2分子の酸素ガスと反応して1分子の二酸化炭素ガス、2分子の水蒸気とエネルギーを形成します。

二酸化炭素と水のみを放出するメタンは、最もクリーンに燃焼する化石燃料であり、天然ガスの大部分を構成します。 メタンは比較的安定していますが、 爆発物 その含有量が空気中の5〜14％であり、それが多くの鉱山災害の原因となっている場合。

工業規模では挑戦的ですが、メタンはメタンモノオキシゲナーゼ酵素によって部分的にメタノールに酸化される可能性があります。 興味深いことに、N-DAMOバクテリアのグループは、酸化剤として亜硝酸塩を使用したメタンの嫌気性酸化を採用していることがわかりました。

メタンは、次のようにラジカル条件下でハロゲンと反応することもあります。

塩素ラジカルは、最初に次のようなラジカル開始剤によって生成されます。 紫外線. この塩素ラジカルは、メタンから水素原子を引き抜いて、水素塩素とメチルラジカルを形成します。 次に、メチルラジカルは塩素分子（Cl₂）、クロロメタンと塩素ラジカルを生成します。これは、別のラジカルで終了しない限り、別の反応サイクルを経ます。

その多様な化学的性質のおかげで、メタンには多くの産業用途があります。 さまざまな有機材料にとって重要な水素と炭素の供給源です。

メタンは、一般的な燃料源である天然ガスの主成分です。 住宅、タービン、自動車などに電力を供給するために広く使用されています。 メタンは、保管や輸送を容易にするために液化することもできます。 液体酸素と組み合わせると、精製された液体メタンは、 燃料 ロケット用。

天然ガスは、メタンが蒸気と反応する可能性があるため、工業規模で水素ガスを生成するためにも使用されます 高温（700〜1,100°C）で一酸化炭素と水素ガスを生成する 触媒。 その後、水素は肥料や爆発物の前駆体であるアンモニアの製造に使用されます。 優れた炭素源として、メタンはクロロホルム、四塩化炭素、ニトロメタン、メタノールの合成にも使用されます。 メタンの不完全燃焼で発生するカーボンブラックは、タイヤのゴムの補強剤です。

持続可能なシステムでは、大気中に放出されたメタンは、土壌などの天然のメタンシンクや対流圏でのメタン酸化プロセスによって吸収されます。

しかし、過去数十年間のメタン排出量の増加は、温室効果に貢献しています。 メタンはその濃度が低いにもかかわらず、別の温室効果ガスである二酸化炭素の86倍も地球を暖めます。 うまくいけば、メタン排出を制御するための努力は、手遅れになる前に温室効果を遅くする可能性があります。