Metán

Metán
Általános
Magyar név	Metán
IUPAC név	Methane
Egyéb nevek	Földgáz
Képlet	$\mathrm{CH_4}\,\!$
Moláris tömeg	16,0425 g/mol
Megjelenés	Színtelen, szagtalan gáz
CAS-szám	[74-82-8]
EINECS (EG) szám	200-812-7
EG-Index szám	601-002-00-4
Tulajdonságok
Sűrűség és halmazállapot	0,717 kg/m³, gáz
Oldhatóság vízben	3,5 mg/100 ml (17 °C)
Olvadáspont	-182,5 °C (90,6 K)
Forráspont	-161,6 °C (111,55 K)
Szerkezet
Kristályszerkezet	Tetraéderes
Fizikai állandók
Képződéshő	-74,9 kJ/mol
Égéshő	-891 kJ/mol-1
Veszélyességi jellemzők
EU osztályozás	Fokozottan tűzveszélyes (F+)
R-mondatok	R12
S-mondatok	(S2), S9, S16, S33
Lobbanáspont
RTECS szám
A táblázatban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok normálállapotra (0°C, 100 kPa) vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A metán egy telített szénhidrogén, az alkánok (paraffinok) homológ sorának első tagja. Összegképlete CH₄, szerkezete: a központi atom, a C atom körül a ligandumok, a H atomok tetraéderesen helyezkednek el. A C-H kötésszög 109,5 fokos. A molekulában 4 szigma-kötés található.

Fizikai tulajdonságai

Színtelen, szagtalan gáz. A metán apoláris molekula, mivel a ligandumok azonosak, és a központi atomon nincs nem kötő elektronpár. Molekularácsban kristályosodik, halmazában gyenge diszperziós kölcsönhatások lépnek fel. Apoláris oldószerekben jól oldódik. Vízben légköri nyomáson alig oldódik, de nyomás alatt klatrát típusú vegyületet, metán-hidrátot képez. Alacsony olvadás-, és forráspontú anyag a gyenge kötőerők miatt. Levegőnél kisebb sűrűségű, ezért felfelé száll, szájával lefelé fordított kémcsőben lehet felfogni. Levegővel robbanóelegyet alkot (sújtólég). A metán a legredukáltabb szénvegyület.

Kémiai tulajdonságok

A metán gyúlékony vegyület. Égése tökéletes, mivel a C tartalom nem magas:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

Klórral szobahőmérsékleten sötétben nem reagál, de 300 °C hőmérsékleten vagy UV-sugárzás hatására beindul a reakció (gyökös (S_R) láncreakció).

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl (klórmetán) + HCl

CH₄ + 2Cl₂ = CH₂Cl₂ (diklórmetán) + 2HCl

CH₄ + 3Cl₂ = CHCl₃ (triklórmetán, kloroform) + 3 HCl

CH₄ + 4Cl₂ = CCl₄ (tertaklórmetán, szén-tetraklorid) + 4 HCl

A többi halogénnel (X = F, Br, I) is reagál:

CH₄ + X2 → CH3X +HX

Kénnel magas höfokon (6-700 °C), alumínium-oxid katalizátor jelenlétében szén-diszulfid és kénhidrogén keletkezik:

2CH₄ +S₈ → CS₂ + H₂S

Ipari szempontból fontos reakciója a vízgőzzel való reakció (Ni katalizátor és magas hőmérséklet):

CH₄ + H₂O(g) = CO + 3H₂

A CO-H₂ bármilyen arányú elegye a szintézisgáz.

Előfordulás, előállítás

A metán a földgáz fő alkotórésze, előfordul még kisebb mennyiségben a kőolajban is. Keletkezhet állati és növényi részek rothadásakor. A metanogén baktériumok tevékenységének eredményeképpen fejlődő mocsárgáz is jelentős metántartalmú gázelegy. Gyakran öngyulladó foszfor-hidrogén is van benne, így a keletkező metán is meggyullad: ez a lidércfény. Előfordul még a szénbányákban, a metán okozza a sújtólégrobbanást. Általában földgázból állítják elő.

Éghajlat-módosító szerepe

Orosz kutatók a Jeges-tengeren egy 26 ezer négyzetkilométernyi területén több mint száz jelentős metánbuborék kiáramlást fedeztek fel, amely éghajlat-módosító hatását jelentősnek értékelték.

Felhasználás

Égése erősen exoterm reakció, így fűtésre használják. Vízgőzzel való reakciójakor (1000 °C, nikkel katalizátor jelenlétében) keletkezik a szintézisgáz (CO és H₂ bármilyen arányú elegye), melyből sok fontos szerves vegyületet pl.: metil-alkoholt vagy metanalt állíthatnak elő, ezért fontos vegyipari alapanyag.