Надо Знать

добавить знаний



Метан



План:


Введение

Метан
Метан
Общие свойства
Молекулярная формула CH 4
SMILES C
Молярная масса 16,04 г / моль
Внешний вид бесцветный газ
Номер CAS [74-82-8]
Свойства
Плотность и
агрегатное состояние
0,717 кг / м , газ
Растворимость в воде ? г/100 мл (? C)
Температура плавления -182,5 C при 1 атм
Температура кипения -161,6 C (111,55 K)
Тройная точка 90,7 K, 0,11 бар
Строение
Форма молекулы Тетраэдр
Дипольный момент ноль
Опасность
Температура
вспышки
-188 C
Температура
самовозгорание
537 C
Границы взрывоопасности 5-15%
Родственные соединения
Семейные алканы Этан
Пропан
Другие соединения Метанол
Хлорметан
Молекула метана

Метан ( рус. метан , англ. methane , нем. Methan n ) - Самая органическое соединение углерода с водородом, природный бесцветный газ без запаха, химическая формула - CH 4.

Встречается в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений (залежей), в растворенном (в нефти, пластовых и поверхностных водах), рассеянном сорбированной (породами и органич. Веществом) и твердом (газогидратных) состояниях.

При использовании в быту, до метана обычно добавляют одоранты со специфическим "запахом газа".


1. Физические свойства

Метан - бесцветный газ без запаха и вкуса, почти в два раза легче воздуха. В воде малорастворимых.

Имеет плотность по воздуху 0,555 (20 C); молекулярная масса 16,04, t пл = -182,49 C, t кип = -161,56 C, критическое давление 4,58 МПа, критическая температура -82, С, температура вспышки 87,8 C, температура самовоспламенения 537,8 C.


2. Строение молекулы

Молекулярная формула СН 4. Структурная и электронная формулы:

 Н | Н-С-Н | H 

3. Химические свойства

Первый член гомологического ряда насыщенных (метановых) углеводородов. Метан представляет собой малоактивные в химическом отношении вещество. При обычных условиях он довольно устойчив к действию кислот, щелочей и окислителей. Так, при пропускании метана через раствор KMnO 4, который является довольно сильным окислителем, он не окисляется и фиолетовая окраска раствора не исчезает. В реакции присоединения (сообщения) метан не вступает, поскольку в его молекуле все четыре валентности атома углерода полностью насыщены. Для метана, как и других предельных углеводородов, типичны реакции замещения, при которых атомы водорода замещаются атомами других элементов или атомными группами. Характерная для метана также реакция с хлором, которая происходит при обычной температуре под влиянием рассеянного света (при прямом солнечном свете может произойти взрыв). При этом атомы водорода в молекуле метана последовательно замещаются атомами хлора

  • CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl
  • CH 3 Cl + Cl 2 = CH 2 Cl 2 + HCl
  • CH 2 Cl 2 + Cl 2 = CHCl 3 + HCl
  • CHCl 3 + Cl 2 = CCl 4 + HCl

В результате реакции образуется смесь хлоропохидних метана.

В атмосфере воздуха метан горит бесцветным пламенем с выделением значительного количества тепла:

  • CH 4 + 2O 2 = СО 2 + 2Н 2 О

С воздухом метан образует горючие взрывную смесь. При нагревании метана без доступа воздуха до температуры выше 1000 C он разлагается на элементы - на углерод (сажу) и водород:

  • CH 4 = С + 2Н 2

4. Распространение в природе

Метан является основным компонентом:

  • газов природных горючих (до 99,5%),
  • нефтяных попутных (39-91%),
  • болотных (99%) и рудничных (34-48%) газов;
  • присутствует в газах грязевых вулканов (более 95%),
  • спорадически встречается в вулканических газах и в газах магматических и метаморфических пород.

Большое количество метана растворено в водах океанов, морей, озер. Среднее содержание метана в водах Мирового океана около 10 -2 см 3 / л, общее количество - 14.10 12 м 3. Количество метана, растворенного в пластовых водах, на несколько порядков выше его промышленных запасов.

Метан присутствует также в атмосферах Земли, Юпитера, Сатурна, Урана; в газах поверхностного грунта Луны. Основная масса метана лето-и гидросферы Земли образовалась при биохимической и термокаталитический деструкции рассеянного органического вещества, уголь и нефть. Метан образуется при анаэробном разложении органических веществ, в частности целлюлозы (метановое брожение).

В природе Земли метан довольно распространен. Горючие природные газы состоят на 90-97% из метана. Он образует много месторождений, из которых добывается и по газопроводам подается к месту использования. На дне болот и прудов метан образуется в результате разложения остатков растений без доступа воздуха. Поэтому его называют еще болотным газом. Под названием "рудничный газ" метан накапливается в угольных шахтах, в результате выделения из пластов угля и сопутствующих пород, в которых находится в свободном и связанном виде. На действующих шахтах наблюдается выделение метана из угольных пластов в объеме до 70-80 м / т с. б. м. (т с. б. м. - тонна сухого беззольной массы), что делает экономически целесообразным его самостоятельно или сопутствующее ( дегазация) извлечения из угольных месторождений.

Рудничный газ очень опасен, поскольку с воздухом может образовывать взрывчатую смесь. Наиболее взрывоопасные концентрации метана в воздухе - 9-14%.

Основной компонент природных (77-99%), попутных нефтяных (31-90%), рудничного и болотного газов. Есть парниковым газом.

При низких температурах метан образует соединения включения - газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Газовые гидраты - твердые кристаллические вещества плотностью 880-890 кг / м 3, похожие на снег или лед. Гидратообразования происходит в пористой среде осадочного чехла с формированием газогидратных залежей.


5. Получение

В лабораториях метан можно получить при нагревании ацетата натрия с твердым гидроксидом натрия или при воздействии воды на карбид алюминия:

  • CH 3 COONa + NaOH = Na 2 CO 3 + CH 4
  • Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al (OH) 3 + 3CH 4

6. Применение

StatfjordA (Jarvin1982). Jpg
Топливо
Физические основы

Солнце Солнечная радиация
Фотосинтез Растения Биомасса
Гумификация Окаменения
Горение

Ископаемое топливо

Уголь Горючие сланцы Кристаллогидраты Нефть Природный газ Торф

Естественное неископаемого топливо

Водоросли Древесина Растительные и животные жиры и масла Трава

Искусственное топливо

Биотопливо ВВВС Генераторные газы Кокс Моторные топлива

Концепции

Энергетическая биосырье

п о р

Большие количества метана используются как удобное и дешевое топливо. Неполное сжигание метана дает сажу, которая идет на изготовление печатной краски и как наполнитель каучука, а при термическом разложении (выше 1000 C) получают сажу и водород, который используется для синтеза аммиака. Продукт полного хлорирования метана - тетрахлорид углерода CCl 4 - является хорошим растворителем жиров и применяется для извлечения жиров из зерен масличных растений. Метан служит также исходным веществом для получения ацетилена, метилового спирта и многих других химических продуктов.


7. Метан как фактор угледобычи

С воздухом М. образует взрывчатые смеси. При содержании в воздухе до 5-6% М. горит около источника тепла (т-ра воспаление 650-750 С), при содержании 5-15,2 (16)% - взрывается, свыше 16% - может гореть при притоке кислорода , снижение при этом концентрации М. взрывоопасное. М. имеет слабое наркотическое действие. ПДК 300 мг / м 3. Выделение М. в выработки шахт создает особую опасность при добыче угля. Различают три формы выделения М. в горные выработки: обычное, суфлярным и внезапное. По метанообильность, согласно "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах", шахты подразделяют на пять категорий. Критерием такого деления является относительная метанообильность, т.е. количество метана в кубометрах, выделяемой за сутки на 1 т среднесуточной добычи: с выделением метана до 5 м 3 / т, 5 - 10 м 3 / т, 10 - 15 м 3 / т; сверхкатегорийные - более 15 м 3 / т; опасные по суфлярным выделениями. Шахты, разрабатывающих пласты, опасные или угрожающие по внезапным выбросам угля, газа и породы, относятся к особой категории - опасных по внезапным выбросам. Перспективным считается добыча метана из угольных пластов (см. метаноноснисть угольного пласта, метан угольных месторождений). В конце ХХ в. этой проблемой только в США занимались ученые ок. 40 университетов, задействовано ок. 100 фирм. Первые промышленные попытки использовать попутный метан (при угледобыче) производятся и в Украине, в Донбассе. В промышленности М. применяют для получения синтезгаз, ацетилена, хлороформа, четыреххлористого углерода, технического углерода и др.. Продукты неполного окисления метана являются исходными для изготовления пластмасс, используемых в органическом синтезе.


См.. также


Источники

п о р Алканы
Метан (СН 4) Этан2 Н 6) Пропан3 Н 8) Бутан4 Н 10) Пентан5 Н 12) Гексан6 Н 14) Гептан7 Н 16) Октан8 Н 18) Нонана9 Н 20) Декан10 Н 22) Ундекан11 Н 24) Додекане (С 12 Н 26) Тридекан13 Н 28) Тетрадеканом14 Н 30) Пентадекан15 Н 32) Гексадекан16 Н 34) Гептадекан17 Н 36) Октадекан (С 18 Н 38) Нонадекан (С 19 Н 40) Эйкозан20 Н 42) Генейкозан21 Н 44) Докозан22 Н 46) Трикозан23 Н 48) Тетракозан24 Н 50) Пентакозан25 Н 52) Гексакозан26 Н 54) Гептакозан27 Н 56) Октакозан28 Н 58) Нонакозан29 Н 60) Триаконтан30 Н 62) Гентриаконтан31 Н 64) Дотриаконтан32 Н 66)

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам