Metán
A Metán-ről szóló cikkben alaposan megvizsgáljuk a téma minden oldalát. A Metán nagy jelentőségű és érdeklődésre számot tartó téma, amely az élet különböző területein releváns szempontokat fed le. Ebben a cikkben részletesen elemezzük annak társadalomra gyakorolt hatását, időbeli alakulását, valamint az ügy különböző nézőpontjait. Megvizsgáljuk jelentését, következményeit és relevanciáját napjainkban, így olyan átfogó képet adunk, amely lehetővé teszi az olvasók számára, hogy minden, a Metán-gyel kapcsolatos mindent alaposan megismerjenek.
| Metán | |||
 2 dimenziós szerkezet |
 3 dimenziós szerkezet | ||
| IUPAC-név | metán | ||
| Szabályos név | karbán | ||
| Kémiai azonosítók | |||
| CAS-szám | 74-82-8 | ||
| PubChem | 297 | ||
| ChemSpider | 291 | ||
| EINECS-szám | 200-812-7 | ||
| |||
| |||
| InChIKey | VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N | ||
| Kémiai és fizikai tulajdonságok | |||
| Kémiai képlet | CH4 | ||
| Moláris tömeg | 16,053 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 ΔfH |
−74,9 kJ/mol | ||
| Égés standard- entalpiája ΔcH |
−891 kJ/mol | ||
| Veszélyek | |||
| EU osztályozás | Fokozottan tűzveszélyes (F+)  [1]
| ||
| EU Index | 601-002-00-4 | ||
| NFPA 704 |  4
2
0
| ||
| R mondatok | R12[1] | ||
| S mondatok | (S2), S9, S16, S33[1] | ||
| Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre 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 nemkötő elektronpár. Molekularácsban kristályosodik, halmazában gyenge diszperziós kölcsönhatás lép 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. A 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. Tökéletes égésének egyenlete (a valóságban tökéletes égés soha nem jön létre):
- CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O
Klórral szobahőmérsékleten sötétben nem reagál, de 300 °C hőmérsékleten vagy UV-sugárzás hatására beindul a reakció (gyökös (SR) láncreakció).[2]
- CH4 + Cl2 = CH3· (metilgyök) + Cl· + HCl (→klórmetán)
- CH4 + 2 Cl2 = ·CH2·(metiléngyök) + 2Cl· + 2HCl (→diklórmetán)
- CH4 + 3 Cl2 = :CH· (metingyök) + 3Cl· + 3 HCl (→triklórmetán)
- CH4 + 4 Cl2 = :C: + 4 Cl· + 4 HCl (→tetraklórmetán)
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 kén-hidrogén keletkezik:[3]
- 2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S
Ipari szempontból fontos reakciója a vízgőzzel való reakció (Ni katalizátor és magas hőmérséklet):
- CH4 + H2O(g) = CO + 3 H2
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.
Előállítható laboratóriumban az ecetsav dekarboxilezésével, hevítéssel:
CH3COOH + 2 NaOH = Na2CO3 + CH4 + H2O
Éghajlat-módosító szerepe
A metán 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 lápterületeinek 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 kiemelkednek 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
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
- ↑ a b c A metán (ESIS). . (Hozzáférés: 2008. december 14.)
- ↑ Antus Sándor, Mátyus Péter. Szerves kémia II.. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 150.. o.. ISBN 963 19 5714 4
- ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
- ↑ Cikk a Greenfo-n
További információk
A Wikimédia Commons tartalmaz Metán témájú kategóriát.
