Metán

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Metán
Methane-2D-stereo.svg Methane-3D-space-filling.svg
IUPAC-név metán
Kémiai azonosítók
CAS-szám 74-82-8
EINECS-szám 200-812-7
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet CH4
Moláris tömeg 16,04 g/mol
Megjelenés színtelen, szagtalan
Halmazállapot gáz
Sűrűség 0,717 kg/m³
Olvadáspont −182,5 °C
Forráspont −161,6 °C
Oldhatóság (vízben) 3,5 mg/100 ml (17 °C)
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet tetraéderes
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
−74,9 kJ/mol
Égés standard-
entalpiája
ΔcHo298
−891 kJ/mol−1
Veszélyek
EU osztályozás Fokozottan tűzveszélyes (F+) Hazard F.svg[1]
EU Index 601-002-00-4
R mondatok R12[1]
S mondatok (S2), S9, S16, S33[1]
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A metán gyúlékony vegyület. Tökéletes égésének egyenlete (a valóságban tökéletes égés soha nem jön létre):

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

Klórral szobahőmérsékleten sötétben nem reagál, de 300 °C hőmérsékleten vagy UV-sugárzás hatására beindul a reakció (gyökös (SR) láncreakció).[2]

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 hőfokon (6-700 °C), alumínium-oxid katalizátor jelenlétében szén-diszulfid és kénhidrogén keletkezik:[3]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A természetben is előforduló üvegházhatású gáz, amely főként a szerves anyagok rothadási folyamataiból eredhet. A legnagyobb veszélyforrást ebben az esetben az olvadó tundraövezetek mocsári és tőzegláp-területeinek kibocsátása jelentik. Az emberi tevékenység nyomán az energiaszektor, a mezőgazdaság (rizstermesztés, állattenyésztés), a hulladékgazdálkodás és szennyvízkezelés révén jut a legtöbb metán a légkörbe, de a kőolaj- és földgáz-kitermelés során, valamint a földgázszállító csővezetékek repedéseiből származó metánmennyiség is fokozza a felmelegedést. Nagyjából 20%-ban felelős a napjainkban tapasztalható éghajlatváltozásért, a globális felmelegedésért.

A metánkibocsátással és a klímaváltozásra gyakorolt hatásával kapcsolatban több kutatás is zajlik. Ezek közt kiemelkedik a tengerek és óceánok metánkibocsátásáról és tárolásáról folyó kutatások. Például orosz kutatók a Jeges-tengeren egy 26 ezer négyzetkilométernyi területén több mint száz jelentős metánbuborék kiáramlást fedeztek fel, amely éghajlat-módosító hatását jelentősnek értékelték.[4]

Felhasználás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Metán témájú médiaállományokat.

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.: metanolt állíthatnak elő, ezért fontos vegyipari alapanyag.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. ^ a b c A metán (ESIS)
  2. Antus Sándor, Mátyus Péter. Szerves kémia II.. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 150.. o. ISBN 963 19 5714 4 
  3. Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
  4. Cikk a Greenfo-n