Metan

Metan
Nazewnictwo
Nomenklatura systematyczna (IUPAC) metan
Inne nazwy i oznaczenia gaz błotny, gaz kopalniany
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	CH4
Masa molowa	16,04 g/mol
Wygląd	bezbarwny i bezwonny gaz
SMILES C
Identyfikacja
Numer CAS	74-82-8
PubChem	297
Właściwości Gęstość i stan skupienia 0,000717 g/cm³ (20 °C); gaz 0,4228 g/cm3 (−162 °C); ciecz Rozpuszczalność w wodzie 3,5 mg/100 cm³ (17 °C) Rozpuszczalność w innych rozpuszczalnikach etanol, eter, benzen, toluen, metanol; słabo w acetonie Temperatura topnienia −182,47 °C Temperatura wrzenia −161,48 °C Temperatura krytyczna −82,6 °C (4,6 MPa; 45 atm) Ciśnienie krytyczne 4,63 MPa
Budowa Typ hybrydyzacji i VSEPR sp3 – tetraedr Moment dipolowy 0 D
Niebezpieczeństwa Europejska klasyfikacja substancji Zagrożenia wg Dyrektywy 67/548/EWG, zał. I Skrajnie łatwopalny (F+) Zwroty R R12 Zwroty S S2, S9, S16, S33 NFPA 704 4 2 0   Temperatura zapłonu −188 °C Temperatura samozapłonu 537 °C Numer RTECS PA1490000
Podobne związki
Pochodne alkanowe	tetrachlorometan trifluorometan chloroform jodoform
Podobne związki	etan propan silan
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło metan w Wikisłowniku

Metanomierz stosowany w górnictwie

Metan (gaz błotny, gaz kopalniany), CH₄ – organiczny związek chemiczny, najprostszy węglowodór nasycony (alkan). Jest palnym gazem. Z powietrzem i tlenem tworzy wybuchowe mieszaniny.

Jest stosowany jako paliwo oraz substrat w syntezie organicznej.

Budowa cząsteczki

Cząsteczka metanu ma kształt tetraedru (czworościanu foremnego). Atom węgla wykazuje hybrydyzację sp³. Powstałe orbitale tworzą wiązania z czterema atomami wodoru. Wszystkie te wiązania są równocenne (kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą 109°28') i bardzo słabo spolaryzowane, co w połączeniu z brakiem wolnych par elektronowych jest powodem względnej trwałości chemicznej tego związku.

Występowanie

W przyrodzie powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych (na bagnach lub mokradłach). Stanowi główny składnik gazu ziemnego, towarzyszącego złożom ropy naftowej i węgla kamiennego. Jego stosunkowo duża ilość (ok. 15%) powstaje w wyniku rozkładu nawozów zwierzęcych.

Otrzymywanie

Skala laboratoryjna

Do celów laboratoryjnych metan można otrzymać w wyniku prażenia octanu sodu z wodorotlenkiem sodu:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

Inną metodą jest hydroliza węgliku glinu:

Al₄C₃ +12H₂O → 3CH₄ + 4Al(OH)₃

lub działanie kwasu chlorowodorowego na węglik glinu:

Al₄C₃ +12HCl → 3CH₄ + 4AlCl₃

Skala przemysłowa

Na skalę przemysłową otrzymuje go się z gazu ziemnego, a także podczas przeróbki ropy naftowej i węgli kopalnych.

Właściwości

Nie reaguje z rozcieńczonym kwasem nadmanganowym ani z wodą bromową. Reaguje (w obecności światła) z chlorem lub bromem wedłg schematu:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Ulega dehydrogenacji w temperaturze powyżej 1000 °C:

• w obecności katalizatorów kontaktowych: do węgla, etylenu i acetylenu
• pod nieobecność kontaktów: 2CH₄ ⇌ C₂H₂ + 3H₂

W zależności od dostępu tlenu może ulegać wszystkim 3 reakcjom spalania:

• spalanie całkowite do dwutlenku węgla:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

• półspalanie do tlenku węgla (czadu):

2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O

• niecałkowicie do węgla pierwiastkowego (sadzy):

CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Wpływ na atmosferę

Metan jest gazem cieplarnianym, którego potencjał cieplarniany jest 72 krotnie większy niż dwutlenku węgla (w skali 20 lat) lub 25 (w skali 100 lat), a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie).

Metan wpływa także w niewielkim stopniu na degradację ozonosfery.

Zobacz też

• planeta węglowa
• biogaz
• klatrat metanu