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 Rozporządzenia CLP, zał. VI 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

Metan (znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany), CH₄ – 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 główny składnik gazu ziemnego (zwykle ≥90%).

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

Stosowany w górnictwie metanomierz

• 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:
  • 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), 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.

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