Metano
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| Fórmula estrutural e modelo espacial | |
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| Geral | |
| Nome IUPAC | Metano |
| Nomes usuais | Gás-dos-pântanos; Hidreto de metila |
| Fórmula química | CH4 |
| Massa molar | 16,04 g/mol |
| Número CAS | 74-82-8 |
| Comportamento de fase | |
| Ponto de fusão | 90,6 K (-182,5°C) |
| Ponto de ebulição | 111,55 K (-161,6°C) |
| Ponto tríplo | 90,67 K (-182,48°C) 0,117 bar |
| Ponto crítico | 190.6 K (-82.6°C) 46 bar |
| ΔfusH | - |
| ΔvapH | 8,17 kJ/mol |
| Propriedades gasosas | |
| Densidade | 0,722 g/dm³ |
| ΔfH0gas | -74,87 kJ/mol |
| S0gas | 188 J/mol·K |
| Cp | 35.69 J/mol·K |
| Segurança | |
| Símbolos de risco | |
 F+ Facilmente inflamável |
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| Frases de Risco e Segurança | R: 12 S: 9-16-33 |
| Ponto de fulgor | -188°C |
| Temperatura de auto-ignição | 600°C |
| Limites explosivos | 5-15% |
| Efeitos agudos | Asfixia; em casos severos de inconsciência, parada cardíaca ou sequelas no sistema nervoso central. O composto é transportado como um líquido criogênico, exposição a ela causará ulceração obviamente. |
| Mais informações | |
| Propriedades | NIST WebBook |
| MSDS | Hazardous Chemical Database |
| Unidades do SI são usadas quando possível. Salvo quando especificado o contrário, são considerados condições normais de temperatura e pressão. | |
O metano [De meta2 + -ano2.] é um gás inodoro, incolor e formeno, sua molécula é tetraédrica e apolar (CH4), de pouca solubilidade na água, quase todos os gases naturais o contém, quando adicionado ao ar se transforma em mistura de alto teor explosivo. O mais simples dos hidrocarbonetos.
Principais fontes de metano são:
- emanação através de vulcões de lama e falhas geológicas;
- decomposição de resíduos orgânicos;
- fontes naturais (pântanos): 23%;
- extração de combustível mineral: 20% (Metano é extraido de depositos geológicos como um combustível mineral juntamente com outros combustíveis hidrocarbonetos);
- o processo de digestão em animais herbívoros: 17%;
- bactérias encontradas em plantações de arroz: 12%;
- aquecimento ou combustão de biomassa anaeróbica;
60% da emissão de metano no mundo é produto da ação humana, vindo principalmente da agricultura. Durante os últimos 200 anos, a concentração deste gás na atmosfera aumentou de 0,8 para 1,7 ppm.
O metano é também chamado de biogás, pois pode ser produzido pela digestão anaeróbica de matéria orgânica, como lixo e esgoto, através de microorganismos chamados archaea.
A altas pressões, como as encontradas no fundo dos oceanos, o metano forma um clatrato sólido com a água. Uma quantidade desconhecida, mas provavelmente enorme de metano está presa no sedimento marinho nesta forma. A liberação deste metano do sedimento é sugerido como possível causa de aquecimento global em eras antigas na Terra, como há 55 milhões de anos atrás, no Paleoceno-Eoceno.
Índice |
[editar] Reações do metano
[editar] Combustão
Na combustão do metano, diversas etapas são envolvidas.
Metano forma um radical metila (CH3), que reage com o formaldeído (HCHO ou H2CO). O Formaldeído reage para formar o radical (HCO), que então forma o monóxido de carbono (CO). O processo é chamado pirólise:
- CH4 + O2 → CO + H2 + H2O
Seguindo a pirólise oxidativa, o H2 oxida, formando H2O, reabastecendo a espécie ativa, e liberando calor. Isto acontece muito rapidamente, geralmente em menos de um milissegundo.
- H2 + ½ O2 → H2O
Finalmente, o CO oxida-se, formando CO2 e liberando mais calor. Este processo é geralmente mais lento que o outro processo químico e precisa de alguns poucos milisegundos para acontecer.
- CO + ½ O2 → CO2
[editar] Ativação de Hidrogênio
A força da ligação covalente do carbono-hidrogênio no metano está entre as mais fortes de todos os hidrocarbonetos, e por isso, seu uso como feedstock químico é limitado. A procura por catalizadores que possam facilitar a ativação da ligação C-H no metano e outros alcanos leves é uma área de pesquisa com importância industrial considerável.
O gás metano aprisionado em hydrates
Uma nova fronteira energética para a Humanidade?
Hidratos de gás
Os hydrates (hidratos de gás) constituem uma forma pouco comum de ocorrência do gás metano, também conhecido como gás natural, onde este aparece aprisionado em células de gelo conhecidas como clatratos, cujo aspecto lembra neve úmida. De forma surpreendente, os hidratos de gás ocorrem em abundância nas regiões frias da terra e nas águas profundas do oceanos, onde constituem uma importante fonte potencial de energia limpa para o futuro.
A origem dos gases contidos nos hidratos de gás é atribuída à atividade bacteriana desenvolvida sobre matéria orgânica do fundo oceânico, em situações ambientais de alta pressão e de baixa temperatura (não superior a 5 graus centígrados), comumente encontradas em grandes extensões das margens continentais do planeta. Sua presença também é registrada em solos congelados das regiões polares, onde sua geração acontece na superfície da Terra.
A prospecção dos hidratos de gás é relativamente simples, sendo o método da sísmica de reflexão o mais indicado, desde que, as ocorrências do ambiente marinho aparecem geralmente em profundidades superiores a 500 metros, quase sempre nos primeiros 100 m do pacote sedimentar que encerra as camadas ou zonas portadoras dos hidratos de gás. O registro sísmico obtido nessas áreas é bastante característico, apresentando uma parte superior transparente as ondas sonoras - alta velocidade de propagação - que são refletidas na base da zona portadora dos hidratos de gás. Esta superfície de reflexão, que evidencia uma queda brusca na velocidade de propagação das ondas sonoras, é conhecida pelos especialistas como BSR (Botton Simulating Reflector). Abaixo do BSR, a velocidade de propagação das ondas sonoras cai, evidenciando um meio de propagação menos consistente.
Infelizmente, o aproveitamento dos hidratos de gás como fonte de energia (gás metano) ainda não é possivel, pois não se descobriu até o momento, um processo tecnológico que permita a extração do gás contido em sua estrutura de forma econômica.
[editar] Halogenação
[editar] Metano fora da Terra
Metano tem sido detectado ou acredita-se na sua existência em diversos locais do sistema solar. Acredita-se que tenham sido criados por processos abióticos, com a possível exceção de Marte
Traços de metano são presentes na fina atmosfera da lua terrestre.
Metano também é encontrado em nuvens interestelares.
[editar] Fontes industriais
O metano pode ser produzido e utilizado na indústria, assim como na natureza (vulcões), em processos químicos como processo Sabatier, Fischer-Tropsch, e reforma de vapor.
[editar] Metano na Terra
O metano na Terra é um gás primordial de altíssima estabilidade termodinâmica, tipicamente encontrado na terra, em depósitos de hidrocarbonetos (petróleo), em hidratos de gás abaixo do fundo marinho ou sob áreas de geleiras, nas emissões de vulcões de lama, neste último caso, por vezes acompanhado de hélio, nitrogênio, betume e salmouras ricas em iodo e bromo. O entendimento do metano praticamente explica todo o ciclo geoquímico do carbono na terra. Acredita-se que vastas quantidades de metano estejam presentes no interior da terra (manto). A migração até níveis menos profundos ou na superfície é dado através de grandes estruturas geológicas (falhas), sobretudo nos limites de placas tectônicas. Por vezes o metano primordial é acompanhado de hélio e ou nitrogênio. Nas áreas vulcânicas o metano reage com o oxigênio formando o dióxido de carbono que é expelido pelos vulcões.
O metano é um gás provocador do efeito estufa, cerca de 20 vezes mais potente do que o dióxido de carbono. É possível que as maiores extinções de vida ocorridas na história da terra seja devido ao incremento de metano na atmosfera devido a processos geológicos ou impactos de meteoritos que poderiam desestabilizar hidratos de gás dos oceanos.
Bactérias que vivem no interior da terra ou ainda junto ao fundo do mar alimentam-se de metano, criando espetaculares ecossistemas, com formas de vida bizarras e ainda muito pouco estudadas, como as comunidades quimiossintéticas e corais de águas profundas. O metano interage com rochas argilosas ricas em matéria orgânica e produz menores contribuições para a formação local de petróleo devido a produção de biomarcadores e hidrocarbonetos insaturados (alcenos). Também interage com turfas formando depósitos de carvão, trazendo de profundidades metais como vanádio, cromo, níquel, selênio, mercúrio, arsênio, cádmio, selênio, urânio e outros metais tóxicos.
O metano pode polimerizar no interior da terra, através de reações Fischer-Tropsch, formando hidrocarbonetos líquidos (petróleo) com serperntinização de peridotitos do manto que produz hidrogênio, na presença de metais catalizadores como níquel, ferro, etc. O metano reage com oxigênio e cálcio formando cimentos carbonáticos em reservatórios de petróleo. Deslocamentos de grandes quantidades de metano no interior da terra podem ser causa de grandes terremotos. O escape repentino de metano também pode ser causa de certos acidentes aéreos, como salientado pelo astrofísico e astrônomo Thomas Gold.
[editar] Ver também
- alcano, um tipo de hidrocarboneto com ligações simples no qual o metano é o membro mais simples, por conter apenas uma átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogênio.
- metanogênese, a formação do metano por micróbios.
- grupo metila, a um grupo funcional similar ao metano
- origem inorgânica do petróleo, origem de hidrocarbonetos naturais.
[editar] Ligações externas
- ((en)) Hidretos de Metano
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