Egenskaper av metangass

Metan (CH₄) er en fargeløs, luktfri gass med en tetrahedral geometri. Dens kjemiske egenskaper gjør den nyttig som en vanlig drivstoffkilde, når det gjelder å produsere hydrogengass til gjødsel og eksplosiver, og til å syntetisere verdifulle kjemikalier. Imidlertid er metan også en kraftig klimagass.

Metan har den kjemiske formelen CH₄ og en molekylvekt på 16,043 g / mol. Metanmolekylet er tetraeder, med karbonatomet i sentrum og de fire hydrogenatomene på hjørnene av tetraederet. Hver C-H-binding er ekvivalent, og hver binding er atskilt med en vinkel på 109,5 °.

Lysere enn luft har metangass en tetthet på 0,657 g / L ved 25 ° C og 1 atmosfærisk trykk. Den transformeres til en væske under -162 ° C og et fast stoff under -182,5 ° C. Metan er knapt oppløselig i vann, med en løselighet på 22,7 mg / L, men er løselig i forskjellige organiske løsningsmidler som:

• etanol
  
• dietyleter
  
• aceton
  
• benzen

Noen av de viktigste kjemiske reaksjonene som involverer metan er forbrenning og halogenering.

Forbrenning av metan frigjør betydelig varme (891 kJ / mol). Det er en flertrinns oksidasjonsreaksjon og kan oppsummeres av ligningen som følger:

Ett molekyl gassformig metan reagerer med to molekyler oksygengass under forbrenningsforhold for å danne ett molekyl karbondioksydgass, to molekyler vanndamp og energi.

Metan frigjør kun karbondioksid og vann, og er det reneste brennende fossile brenselet og utgjør mesteparten av naturgass. Selv om metan er relativt stabilt, kan det være eksplosiv når innholdet er mellom 5 og 14 prosent i luft, og det har vært årsaken til mange gruvekatastrofer.

Selv om det er utfordrende i industriell skala, kan metan delvis oksideres til metanolen av metanmonooxygenase-enzymet. Interessant, en gruppe N-DAMO-bakterier ble funnet å vedta anaerob oksidasjon av metan med nitritt som oksidant.

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

Kloradikalen genereres først av en radikal initiator som ultrafiolett lys. Denne kloradikalen trekker ut et hydrogenatom fra metan for å danne et hydrogenklor og et metylradikal. Metylradikalen reagerer deretter med et klormolekyl (Cl₂), noe som resulterer i klormetan og en klorradikal, som går gjennom en annen reaksjonssyklus med mindre den blir avsluttet av en annen radikal.

Det er mange industrielle bruksområder for metan, takket være dets allsidige kjemiske egenskaper. Det er en viktig kilde til hydrogen og karbon for forskjellige organiske materialer.

Metan er den viktigste komponenten i naturgass, som er en vanlig drivstoffkilde. Det er mye brukt til å drive hjem, turbiner, biler og andre ting. Metan kan også bli flytende for enkel lagring eller transport. Når det kombineres med flytende oksygen, kan raffinert flytende metan tjene som en kilde til brensel for raketter.

Naturgass brukes også til å produsere hydrogengass i industriell skala siden metan kan reagere med damp ved høye temperaturer (700 til 1100 ° C) for å gi karbonmonoksid og hydrogengass i nærvær av a katalysator. Hydrogen brukes deretter til produksjon av ammoniakk, som er forløper for gjødsel og eksplosiver. Som en god kilde til karbon brukes metan også til å syntetisere kloroform, karbontetraklorid, nitrometan og metanol. Carbon black generert ved ufullstendig forbrenning av metan er et forsterkningsmiddel for gummi i dekk.

I et bærekraftig system tas metan som slippes ut i atmosfæren, opp av naturlige metanvask som jord og metanoksidasjonsprosessen i troposfæren.

Økte metanutslipp de siste tiårene har imidlertid bidratt til drivhuseffekten. Til tross for sin lave konsentrasjon varmer metan opp planeten 86 ganger så mye som karbondioksid, en annen klimagass. Forhåpentligvis kan innsatsen for å kontrollere metanutslipp redusere drivhuseffekten før det er for sent.