Vlastnosti metánového plynu

Metán (CH₄) je bezfarebný plyn bez zápachu s štvorbokou geometriou. Vďaka svojim chemickým vlastnostiam je vhodný ako bežný zdroj paliva, pri výrobe plynného vodíka pre hnojivá a výbušniny a pri syntéze cenných chemikálií. Metán je však tiež silným skleníkovým plynom.

Metán má chemický vzorec CH₄ a molekulová hmotnosť 16,043 g / mol. Molekula metánu je štvorboká, s atómom uhlíka v strede a štyrmi atómami vodíka v rohoch štvorstena. Každá väzba C-H je ekvivalentná a každá väzba je oddelená pod uhlom 109,5 °.

Ľahší ako vzduch, plynný metán má hustotu 0,657 g / l pri 25 ° C a 1 atmosférickom tlaku. Transformuje sa do kvapaliny pod -162 ° C a pevnej látky pod -182,5 ° C. Metán je ťažko rozpustný vo vode s rozpustnosťou 22,7 mg / l, je však rozpustný v rôznych organických rozpúšťadlách, ako sú:

• etanol
  
• dietyléter
  
• acetón
  
• benzén

Niektoré z najdôležitejších chemických reakcií zahŕňajúcich metán sú spaľovanie a halogenácia.

Pri spaľovaní metánu sa uvoľňujú značné množstvá

Jedna molekula plynného metánu reaguje s dvoma molekulami plynného kyslíka za podmienok spaľovania za vzniku jednej molekuly plynného oxidu uhličitého, dvoch molekúl vodnej pary a energie.

Metán, ktorý uvoľňuje iba oxid uhličitý a vodu, je najčistejšie spaľujúce fosílne palivo a predstavuje väčšinu zemného plynu. Aj keď je metán relatívne stabilný, môže byť výbušný keď je jeho obsah vo vzduchu medzi 5 až 14 percentami a bol príčinou mnohých banských katastrof.

Aj keď je metán náročný v priemyselnom meradle, môže byť čiastočne oxidovaný na metanol enzýmom metán monooxygenáza. Je zaujímavé, že skupina N-DAMO baktérií prijala anaeróbnu oxidáciu metánu dusitanom ako oxidantom.

Metán môže tiež reagovať s halogénom za radikálnych podmienok nasledovne:

Chlórový radikál najskôr generuje radikálny iniciátor, ako je napr ultrafialové svetlo. Tento chlórový radikál abstrahuje atóm vodíka z metánu za vzniku chlorovodíka a metylového radikálu. Metylový radikál potom reaguje s molekulou chlóru (Cl₂), ktorého výsledkom je chlórmetán a chlórový radikál, ktorý prechádza ďalším cyklom reakcie, pokiaľ nie je ukončený iným radikálom.

Existuje mnoho priemyselných využití metánu vďaka jeho univerzálnym chemickým vlastnostiam. Je dôležitým zdrojom vodíka a uhlíka pre rôzne organické materiály.

Metán je primárnou zložkou zemného plynu, ktorý je bežným zdrojom paliva. Je široko používaný na napájanie domov, turbín, automobilov a iných vecí. Metán je možné skvapalniť aj na uľahčenie skladovania alebo prepravy. V kombinácii s kvapalným kyslíkom môže rafinovaný kvapalný metán slúžiť ako zdroj palivo pre rakety.

Zemný plyn sa tiež používa na výrobu plynného vodíka v priemyselnom meradle, pretože metán môže reagovať s parou pri vysokých teplotách (700 až 1 100 ° C) za vzniku oxidu uhoľnatého a plynného vodíka v prítomnosti a katalyzátor. Vodík sa potom používa na výrobu amoniaku, ktorý je predchodcom hnojív a výbušnín. Ako dobrý zdroj uhlíka sa metán používa aj na syntézu chloroformu, tetrachlórmetánu, nitrometánu a metanolu. Sadze vznikajúce pri neúplnom spaľovaní metánu sú výstužným prostriedkom pre gumu v pneumatikách.

V udržateľnom systéme je metán uvoľňovaný do atmosféry absorbovaný prírodnými záchytmi metánu, ako je pôda a proces oxidácie metánu v troposfére.

Zvýšené emisie metánu v posledných desaťročiach však prispeli k skleníkovému efektu. Napriek svojej malej koncentrácii metán zahrieva planétu 86-krát viac ako oxid uhličitý, ďalší skleníkový plyn. Dúfajme, že úsilie na kontrolu emisií metánu by mohlo spomaliť skleníkový efekt skôr, ako bude neskoro.