Metán
| 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
[szerkesztés]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
[szerkesztés]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
[szerkesztés]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
[szerkesztés]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
[szerkesztés]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]- ↑ a b c A metán (ESIS). [2011. május 22-i dátummal az eredetiből archiválva]. (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
[szerkesztés]
A Wikimédia Commons tartalmaz Metán témájú kategóriát.
