Метан

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Метан
Загальні властивості
Молекулярна формула	CH4
SMILES	C
Молярна маса	16,04 г/моль
Зовнішній вигляд	безбарвний газ
Номер CAS	[74-82-8]
Властивості
Густина і агрегатний стан	0,7 кг/м³, газ
Розчинність в воді	? г/100 мл (? °C)
Температура плавлення	−182,5 °C при 1 атм
Температура кипіння	−161,6 °C (111,55 K)
Потрійна точка	90,7 K, 0,117 бар
Будова
Форма молекули	Тетраедр
Дипольний момент	нуль
Небезпека
Температура спалаху	−188 °C
Температура самозагоряння	537 °C
Межі вибухонебезпеки	5–15 %
Родинні сполуки
Родинні алкани	Етан Пропан
Інші сполуки	Метанол Хлорметан

Мета́н — безбарвний газ без запаху, хімічна формула — CH₄. При використанні в побуті, до метану звичайно додають одоранти зі специфічним «запахом газу».

Зміст 1 Фізичні властивості 2 Будова молекули 3 Хімічні властивості 4 Поширення в природі 5 Одержання 6 Застосування 7 Джерела

[ред.] Фізичні властивості

Метан — безбарвний газ без запаху і смаку, майже у два рази легший від повітря. У воді мало розчинний.

[ред.] Будова молекули

Молекулярна формула СН₄. Структурна і електронна формули:

  Н
  |
Н—С-Н
  |
  H

[ред.] Хімічні властивості

Метан являє собою хімічна мало активну речовину. При звичайних умовах він досить стійкий до дії кислот, лугів і окисників. Так, при пропусканні метану через розчин KMnO₄, який є досить сильним окисником, він неокислюється і фіолетове забарвлення розчину не зникає. В реакції приєднання (сполучення) метан не вступає, оскільки в його молекулі усі чотири валентності атома вуглецю повністю насичені. Для метану, як і інших насичених вуглеводнів, типовими є реакції заміщення, при яких атоми водню заміщаються атомами інших елементів або атомними групами. Характерна для метану також реакція з хлором, яка відбувається при звичайній температурі під впливом розсіяного світла (при прямому сонячному світлі може статися вибух). При цьому атоми водню, в молекулі метану послідовно заміщаються атомами хлору:

• CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + НCl
• CH₃Cl + Cl₂ = CH₂Cl₂ + НCl
• CH₂Cl₂ + Cl₂ = CHCl₃ + НCl
• CHCl₃ + Cl₂ = CCl₄ + HCl

Внаслідок реакції утворюється суміш хлоропохідних метану.

В атмосфері повітря метан горить безбарвним полум'ям з виділенням значної кількості тепла:

• CH₄ + 2O₂ = СО₂ + 2Н₂О

З повітрям метан утворює вогненебезпечну вибухову суміш. При нагріванні метану без доступу повітря до температури вище 1000°С він розкладається на елементи — на вуглець (сажу) і водень:

• CH₄ = С + 2Н₂

[ред.] Поширення в природі

В природі метан досить поширений. Горючі природні гази складаються на 90—97% з метану. Він утворює багато родовищ, з яких добувається і по газопроводах подається до місця використання. На дні болот і ставків метан утворюється внаслідок розкладу залишків рослин без доступу повітря. Тому його називають ще болотним газом. Під назвою «рудниковий газ» метан нагромаджується у вугільних шахтах, внаслідок виділення з пластів вугілля і супутніх порід, в яких знаходиться у свободному та зв'язаному вигляді. На діючих шахтах спостерігається виділення метану з вугільних пластів у обсязі до 70—80 м³/т с. б. м. (т с. б. м. — тонна сухої беззольної маси), що робить економічно доцільним його самостійне або супутнє (дегазація) видобування з вугільних родовищ.

Рудниковий газ дуже небезпечний, оскільки з повітрям може утворювати вибухову суміш. Найбільш вибухонебезпечні концентрації метану у повітрі — 9—14 %.

Основний компонент природних (77—99 %), супутніх нафтових (31—90 %), рудникового та болотного газів. Є парниковим газом.

Метан утворює сполуки включення — газові гідрати, що широко розповсюджені в природі.

[ред.] Одержання

У лабораторіях метан можна одержати при нагріванні ацетату натрію з твердим гідроксидом натрію або при дії води на карбід алюмінію:

• CH₃COONa + NaOH = Na₂CO₃ + CH₄ ↑
• AlC₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃ + 3CH₄ ↑

[ред.] Застосування

Великі кількості метану використовуються як зручне і дешеве паливо. Неповне спалювання метану дає сажу, яка йде на виготовлення друкарської фарби і як наповнювач каучуку, а при термічному розкладі (вище 1000°С) одержують сажу і водень, який використовують для синтезу амоніаку. Продукт повного хлорування метану — тетрахлорид вуглецю CCl₄ — є добрим розчинником жирів і застосовується для екстрагування жирів з зерен олійних рослин. Метан служить також вихідною речовиною для одержання, ацетилену, метилового спирту і багатьох інших хімічних продуктів.

[ред.] Джерела

• Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968