Lastnosti plina metana

Metan (CH₄) je brezbarven plin brez vonja s tetraedrsko geometrijo. Zaradi kemijskih lastnosti je uporaben kot pogost vir goriva pri proizvodnji vodikovega plina za gnojila in eksplozive ter pri sintezi dragocenih kemikalij. Vendar je metan tudi močan toplogredni plin.

Metan ima kemijsko formulo CH₄ in molekulsko maso 16,043 g / mol. Molekula metana je tetraedrska, z atomom ogljika v središču in štirimi atomi vodika na vogalih tetraedra. Vsaka vez C-H je enakovredna in vsaka vez je ločena s kotom 109,5 °.

Metan, lažji od zraka, ima pri 25 ° C in 1 atmosferskem tlaku gostoto 0,657 g / L. Pretvori se v tekočino pod -162 ° C in trdno snov pod -182,5 ° C. Metan je komaj topen v vodi, topnost je 22,7 mg / L, vendar je topen v različnih organskih topilih, kot so:

• etanol
  
• dietil eter
  
• aceton
  
• benzen

Nekatere najpomembnejše kemijske reakcije, ki vključujejo metan, so zgorevanje in halogeniranje.

Zgorevanje metana znatno sprošča toplota

Ena molekula plinastega metana v pogojih zgorevanja reagira z dvema molekulama kisikovega plina in tvori eno molekulo plina ogljikovega dioksida, dve molekuli vodne pare in energije.

Metan, ki sprošča samo ogljikov dioksid in vodo, je najčistejše gorivo fosilnih goriv in predstavlja večino zemeljskega plina. Čeprav je metan razmeroma stabilen, je lahko eksplozivno ko je njegova vsebnost v zraku med 5 in 14 odstotki in je bila vzrok za številne rudarske nesreče.

Čeprav je v industriji izziv, metan lahko delno oksidira v metanol z encimom metan monooksigenazo. Zanimivo je, da je bilo ugotovljeno, da je skupina bakterij N-DAMO sprejela anaerobno oksidacijo metana z nitritom kot oksidantom.

Metan lahko reagira s halogenom tudi v radikalnih pogojih, kot sledi:

Klorov radikal najprej ustvari pobudnik radikala, kot je ultravijolična svetloba. Ta klorov radikal odvzame atom vodika iz metana, da tvori klorov vodik in metilni radikal. Metilni radikal nato reagira z molekulo klora (Cl₂), kar ima za posledico klorometan in klorov radikal, ki gre skozi drug reakcijski cikel, razen če ga konča drug radikal.

Zaradi raznovrstnih kemijskih lastnosti se metan pogosto uporablja v industriji. Je pomemben vir vodika in ogljika za različne organske materiale.

Metan je primarna sestavina zemeljskega plina, ki je pogost vir goriva. Pogosto se uporablja za napajanje domov, turbin, avtomobilov in drugih stvari. Metan lahko utekočinimo tudi zaradi lažjega skladiščenja ali prevoza. V kombinaciji s tekočim kisikom lahko prečiščeni tekoči metan služi kot vir gorivo za rakete.

Zemeljski plin se uporablja tudi za proizvodnjo vodikovega plina v industrijskem merilu, saj lahko metan reagira s paro pri visokih temperaturah (700 do 1100 ° C), da dobimo ogljikov monoksid in vodikov plin v prisotnosti a katalizator. Nato se vodik uporablja za proizvodnjo amoniaka, ki je predhodnik gnojil in eksplozivov. Kot dober vir ogljika se metan uporablja tudi za sintezo kloroforma, ogljikovega tetraklorida, nitrometana in metanola. Saje, ki nastanejo pri nepopolnem zgorevanju metana, so ojačevalno sredstvo za gumo v pnevmatikah.

V trajnostnem sistemu metan, ki se sprosti v ozračje, prevzamejo naravni ponori metana, kot so tla in postopek oksidacije metana v troposferi.

Vendar so povečane emisije metana v zadnjih desetletjih prispevale k učinku tople grede. Kljub majhni koncentraciji metan planet ogreje 86-krat več kot ogljikov dioksid, drug toplogredni plin. Upamo, da bi lahko prizadevanja za nadzor emisij metana upočasnila učinek tople grede, še preden bo prepozno.