Metan
Ogólne informacje
Nomenklatura systematyczna ( IUPAC ):
metan
Inne nazwy	gaz błotny gaz kopalniany
Wzór sumaryczny	CH4
SMILES	C
Masa molowa	16,04 g / mol
Wygląd	bezbarwny i bezwonny gaz
Identyfikacja
Numer CAS	74-82-8
PubChem	297[1]
Właściwości Gęstość i stan skupienia 0,000717 g/cm3 (20 °C); gaz 0,4228 g/cm3 (-162 °C)[2]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie 3,5 mg/100 cm3 (17 °C) Rozp. w innych rozpuszczalnikach etanol , eter , benzen , toluen , metanol ; słabo w acetonie [2] Temperatura topnienia -182,47 °C ([2]) Temperatura wrzenia -161,48 °C ([2]) Temperatura krytyczna -82.6 °C
Budowa Typ hybrydyzacji i VSEPR sp3 – tetraedr Moment dipolowy 0 D
Niebezpieczeństwa
Zagrożenia wg  Dyrektywy 67/548/EWG , zał. I[3]
Skrajnie łatwopalny Skrajnie łatwopalny (F+)
NFPA 704	4 2 0
Temperatura zapłonu	-188 °C
Temperatura samozapłonu	537 °C
Zwroty ryzyka	R12
Zwroty bezpieczeństwa	S2, S9, S16, S33
Numer RTECS	PA1490000
Podobne związki
Pochodne alkanowe	tetrachlorometan trifluorometan chloroform jodoform
Podobne związki	etan propan silan
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków standardowych (25 °C, 1000 hPa)

Metan ( C H ₄, znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany) – organiczny związek chemiczny , najprostszy węglowodór nasycony ( alkan ). W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem . Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych .

Występowanie

Metan powstaje w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych (np. na bagnach ). Stanowi też główny składnik gazu ziemnego .

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. Może on uczestniczyć tylko w typowych dla alkanów reakcjach (np: spalanie ).

Otrzymywanie

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

Właściwości

• temperatura krytyczna -82,6 °C pod ciśnieniem 4.6 MPa (45 atm)
• ciśnienie krytyczne 46,3  bar
• wartość opałowa 11 954  kcal /kg = 50,05  MJ /kg
• ciepło spalania 13 264 kcal/kg = 55,53 MJ/kg

Mieszanina metanu z powietrzem w stężeniu objętościowym 4,5–15% ma właściwości wybuchowe. Tworzenie się tej mieszaniny wskutek przedostania się metanu do zamkniętych pomieszczeń (np. w kopalniach węgla kamiennego ) bywa przyczyną groźnych w skutkach eksplozji. W mieszaninie o proporcji powyżej 15% pali się płomieniowo .

Reakcje charakterystyczne dla metanu (z reguły takie same, jak dla alkanów):

• spalanie
• nitrowanie
• halogenowanie
• piroliza
• dehydrogenacja – w temp. powyżej 1000 °C^[4]:
  • w obecności ciał stałych ( kontaktów ): do węgla, etylenu i acetylenu
  • pod nieobecność kontaktów: 2CH₄ ⇌ C₂H₂ + 3H₂
• alkilowanie alkenów

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)^[5], a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie)^[6].

Metan wpływa także w niewielkim stopniu na degradację ozonosfery ^[7].

Zastosowanie

• jako paliwo do silników
• jako surowiec do otrzymywania tworzyw sztucznych
• w przemyśle energetycznym

Zobacz też

• planeta węglowa
• Ziemia-śnieżka
• biogaz
• gaz ziemny
• klatrat metanu

Przypisy