Egenskaper hos metangas

Metan (CH₄) är en färglös, luktfri gas med en tetrahedral geometri. Dess kemiska egenskaper gör den användbar som en vanlig bränslekälla för att producera vätgas för gödselmedel och sprängämnen och för att syntetisera värdefulla kemikalier. Men metan är också en potent växthusgas.

Metan har den kemiska formeln CH₄ och en molekylvikt av 16,043 g / mol. Metanmolekylen är tetraeder, med kolatomen i centrum och de fyra väteatomerna i tetraederns hörn. Varje C-H-bindning är ekvivalent och varje bindning separeras med en vinkel på 109,5 °.

Lättare än luft har metangas en densitet på 0,657 g / L vid 25 ° C och 1 atmosfärstryck. Det förvandlas till en vätska under -162 ° C och en fast substans under -182,5 ° C. Metan är knappt lösligt i vatten, med en löslighet på 22,7 mg / L, men är lösligt i olika organiska lösningsmedel, såsom:

• etanol
  
• dietyleter
  
• aceton
  
• bensen

Några av de viktigaste kemiska reaktionerna med metan är förbränning och halogenering.

Förbränning av metan släpper ut betydande värme (891 kJ / mol). Det är en oxidationsreaktion i flera steg och kan sammanfattas av ekvationen enligt följande:

En molekyl gasformig metan reagerar med två syrgasmolekyler under förbränningsförhållanden för att bilda en molekyl koldioxidgas, två molekyler vattenånga och energi.

Metan släpper endast ut koldioxid och vatten och är det renaste brinnande fossila bränslet och utgör det mesta av naturgas. Även om metan är relativt stabil kan det vara explosiv när dess innehåll är mellan 5 och 14 procent i luft, och det har orsakat många gruvkatastrofer.

Även om det är utmanande i industriell skala kan metan delvis oxideras till metanolen med metanmonooxygenasenzym. Intressant nog visade sig att en grupp N-DAMO-bakterier antog anaerob oxidation av metan med nitrit som oxidant.

Metan kan också reagera med halogen under radikala förhållanden enligt följande:

Kloradikalen alstras först av en radikalinitiator såsom ultraviolett ljus. Denna kloradikal extraherar en väteatom från metan för att bilda en klorväte och en metylradikal. Metylradikalen reagerar sedan med en klormolekyl (Cl₂resulterar i klormetan och en kloradikal, som genomgår en annan reaktionscykel såvida den inte avslutas av en annan radikal.

Det finns många industriella användningsområden för metan tack vare dess mångsidiga kemiska egenskaper. Det är en viktig källa för väte och kol för olika organiska material.

Metan är den primära komponenten i naturgas, som är en vanlig bränslekälla. Det används ofta för att driva hem, turbiner, bilar och andra saker. Metan kan också flytas för att underlätta lagring eller transport. I kombination med flytande syre kan raffinerad flytande metan fungera som en källa till bränsle för raketer.

Naturgas används också för att producera vätgas i industriell skala eftersom metan kan reagera med ånga vid höga temperaturer (700 till 1100 ° C) för att ge kolmonoxid och vätgas i närvaro av a katalysator. Väte används sedan för tillverkning av ammoniak, som är föregångare för gödselmedel och sprängämnen. Som en bra kolkälla används metan också för att syntetisera kloroform, koltetraklorid, nitrometan och metanol. Kolsvart som alstras vid ofullständig förbränning av metan är ett förstärkningsmedel för gummi i däck.

I ett hållbart system tas metan som släpps ut i atmosfären upp av naturliga metan-sänkor som jorden och metanoxidationsprocessen i troposfären.

Ökade metanutsläpp under de senaste decennierna har dock bidragit till växthuseffekten. Trots sin lilla koncentration värmer metan upp planeten 86 gånger så mycket som koldioxid, en annan växthusgas. Förhoppningsvis kan ansträngningar för att kontrollera metanutsläpp sakta ner växthuseffekten innan det är för sent.