Метан (ЦХ4) је гас без боје без мириса са тетраедарском геометријом. Његова хемијска својства чине га корисним као уобичајени извор горива за производњу гаса водоника за ђубрива и експлозиве и за синтезу вредних хемикалија. Међутим, метан је такође моћан гас са ефектом стаклене баште.
Формула и структура метана
Метан има хемијску формулу ЦХ4 и молекулском тежином од 16.043 г / мол. Молекул метана је тетраедар, са атомом угљеника у средишту и четири атома водоника на угловима тетраедра. Свака Ц-Х веза је еквивалентна, а свака веза је одвојена углом од 109,5 °.
Физичка својства метана
Лакши од ваздуха, метан гас има густину од 0,657 г / Л на 25 ° Ц и 1 атмосферски притисак. Претвара се у течност испод -162 ° Ц и чврсту супстанцу испод -182,5 ° Ц. Метан је једва растворљив у води, растворљив је од 22,7 мг / Л, али је растворљив у разним органским растварачима као што су:
- етанол
- диетил етар
- ацетон
- бензен
Хемијска својства
Неке од најважнијих хемијских реакција које укључују метан су сагоревање и халогенирање.
Сагоревањем метана долази до значајних ослобађања топлота (891 кЈ / мол). То је реакција оксидације у више корака и може се резимирати једначином на следећи начин:
Један молекул гасовитог метана у условима сагоревања реагује са два молекула гаса кисеоника, при чему настаје један молекул гаса угљен-диоксида, два молекула водене паре и енергије.
Отпуштајући само угљен-диоксид и воду, метан је најчистије фосилно гориво које сагорева и чини већину природног гаса. Иако је метан релативно стабилан, може бити експлозивно када је његов садржај у ваздуху између 5 и 14 процената и био је узрок многих минских катастрофа.
Иако је изазов у индустријским размерама, метан може делимично оксидисати у метанол ензимом метан монооксигеназа. Занимљиво је да је утврђено да је група Н-ДАМО бактерија усвојила анаеробну оксидацију метана са нитритом као оксидансом.
Метан такође може да реагује са халогеном под радикалним условима како следи:
Хлоров радикал први генерише иницијатор радикала као што је ултраљубичасто светло. Овај хлоров радикал извлачи атом водоника из метана да би формирао хлороводонични хлор и метилни радикал. Метилни радикал тада реагује са молекулом хлора (Цл2), што резултира хлорометаном и хлоровим радикалом, који пролази кроз други циклус реакције, осим ако га не заврши други радикал.
Метан Употребе
Метан се користи много у индустрији, захваљујући разноврсним хемијским својствима. Важан је извор водоника и угљеника за разне органске материјале.
Метан је примарна компонента природног гаса, који је уобичајени извор горива. Широко се користи за напајање домова, турбина, аутомобила и других ствари. Метан се такође може течно тећи ради лакшег складиштења или транспорта. У комбинацији са течним кисеоником, рафинисани течни метан може послужити као извор гориво за ракете.
Природни гас се такође користи за производњу водоник-гаса у индустријским размерама, јер метан може да реагује са паром на високим температурама (700 до 1100 ° Ц) да би се добио угљен моноксид и водоник у присуству а катализатор. Водоник се затим користи за производњу амонијака, који је претеча за ђубрива и експлозиве. Као добар извор угљеника, метан се такође користи за синтезу хлороформа, угљен тетрахлорида, нитрометана и метанола. Чађа која настаје непотпуним сагоревањем метана појачава средство за гуму у гумама.
Метан као гас са ефектом стаклене баште
У одрживом систему, метан испуштен у атмосферу заузимају природни сливници метана, попут тла и процеса оксидације метана у тропосфери.
Међутим, повећане емисије метана током последњих деценија допринеле су ефекту стаклене баште. Упркос малој концентрацији, метан загрева планету 86 пута више од угљен-диоксида, још једног стакленичког гаса. Надамо се да би напори за контролу емисије метана могли успорити ефекат стаклене баште пре него што буде прекасно.