Metaani, valmistautuminen, ominaisuudet, kemialliset reaktiot
Metaani, valmistautuminen, ominaisuudet, ja kemialliset reaktiot.
Metaani, CH4, on koostumukseltaan yksinkertaisin hiilivetyä rajoittava, orgaanisten aineiden luokan alkaanit. Luonnossa, löytyy maakaasusta, joka on uutettu kaasusta ja öljyn ja kaasun kondensaattikentistä, kaivos- ja suokaasuissa. Liukenee öljyyn säiliössä ja pintavesillä. Kiinteässä tilassa on kaasuhydraatteja.
Metaani, kaava, kaasu, tekniset tiedot, ominaisuudet
Metaanin fysikaaliset ominaisuudet
Metaanin kemialliset ominaisuudet
Metaanin tuotanto teollisuudessa ja laboratorioissa
Metaanin tuottamisen kemiallinen reaktioyhtälö
Metaani, kaava, kaasu, ominaisuudet:
Metaani (vuotta. metaani) on yksinkertainen koostumus lopullisesta hiilivedystä, orgaanisten aineiden luokka alkaanityhdestä hiiliatomista ja neljästä vetyatomista.
Kemiallinen metaanikaava on CH4, CH4: n järkevä kaava. Isomeerit eivät ole.
Molekyylin rakenne:
Metaani - normaaleissa olosuhteissa vaalea väritön kaasu, ilman makua ja hajua. kuitenkin, metaanissa, käytetään teknisenä kaasuna, johon voidaan lisätä hajusteita - aineita, joilla on terävä haju estämään sen vuotamista.
Metaani on maakaasun pääkomponentti.
Onko yksi kasvihuonekaasuista. Sen vaikutus kasvihuoneilmiöön on noin 4-9 %.
Luonnossa, löytyi maakaasukaasu - ja kaasukondensaattikentistä uutettu öljy ja kaasu. Puhdistamalla ja erottaminen kaasua. Sisältyy myös kaivokseen ja suo-kaasuun (tästä syystä toinen metaanin nimi - suokaasu tai tulipalo), kaatopaikkakaasu.
Anaerobisissa olosuhteissa (suoissa, vesistetty maaperä lampien ja seisovien vesien pohjassa, missä se muodostuu kasvien jäämien hajoamisen aikana ilman pääsyä ilmaan, märehtijöiden suolistossa, bioreaktorit, biokaasulaitokset, jne.) muodostuu ravinteeksi joidenkin mikro-organismien toiminnan seurauksena.
Liukenevassa muodossa öljy sisältää, muodostuminen ja pintavedet. Öljynjalostuksen metaanin vapautus erikseen jatkokäyttöä varten.
Kaasumaisen tilan lisäksi luonnossa, tapahtuu myös kiinteässä tilassa meren pohjalla, valtamerissä ja ikiroudan vyöhykkeessä metaanihydraattien muodossa (maakaasun hydraatit), kutsutaan “syttyvä jää.”
Sisältyy myös liuskeöljy, liuskekaasu ja nesteytetty kaasu (nesteytetty maakaasu).
Syttyvä ja räjähtävä.
Lähes liukenematon veteen ja muihin polaarisiin liuottimiin. Mutta liukenee joihinkin ei-polaarisiin orgaanisiin aineisiin (metanoli, asetoni, bentseeni, hiilitetrakloridi, dietyylieetteri, jne.).
Alhainen myrkyllisyys, mutta haitalliset vaikutukset ihmisillä - sillä on huumaava vaikutus. Neljäs vaaraluokka.
Metaanin fysikaaliset ominaisuudet:
| Parametrin nimi: | Arvo: |
| Väri | ilman väriä |
| Haju | hajuton |
| Maku | Ei makua |
| Kokonaistila (klo 20 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) | kaasu |
| Tiheys (klo 20 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) kg / m3 | 0,6682 |
| Tiheys (klo 0 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) kg / m3 | 0,7168 |
| Tiheys (klo -164,6 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) kg / m3 | 415 |
| Sulamispiste, ° C | -182,49 |
| Kiehumispiste, ° C | -161,58 |
| Itsesyttymislämpötila, ° C | 537,8 |
| Kriittinen lämpötila *, ° C | -82,4 |
| Kriittinen paine, MPa | 4,58 |
| Kriittinen ominaismäärä, m3 / kg | 0,0062 |
| Räjähtävä pitoisuus kaasuseoksessa ilman kanssa, % tilavuuden mukaan | alkaen 4.4 että 17.0 |
| Erityinen palamislämpö, MJ / kg | 50,1 |
| Lämmönjohtokerroin (klo 0 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) W /(m·K) | 0,0302 |
| Lämmönjohtokerroin (klo 50 ° C ja ilmanpaine 1 Pankkiautomaatti.) W /(m·K) | 0,0361 |
| Moolimassa, g / mol | 16,04 |
| Vesiliukoisuus, g / kg | 0,02 |
* kriittisen lämpötilan yläpuolella olevissa lämpötiloissa kaasua ei voida kondensoida missään paineessa.
Metaanin kemialliset ominaisuudet:
Metaani on vaikea kemiallinen reaktio. Normaaleissa olosuhteissa ei reagoi väkevien happojen kanssa, sulatetut ja väkevät emäkset, alkalimetallit, Halogeenit (paitsi fluori), kaliumpermanganaatti ja kaliumdikromaatti happamassa väliaineessa.
Metaanin kemialliset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin useiden alkaanien muiden edustajien ominaisuudet. Joten sille on ominaista seuraavat kemialliset reaktiot:
1. metaanin muuntaminen synteesikaasuksi:
CH4 + H2O → CO + 3H2 (kat = Ni / Al2O3 at = 800-900 OS tai ilman katalyyttiä = 1400-1600 THE).
Muodostuu reaktiossa, synteesikaasu voidaan käyttää metanolin jatkosynteeseihin, hiilivedyt, etikkahappo, asetaldehydi ja muut tuotteet.
2. galogenirovannami-metaani:
CH4 + Br2 → CH3Br + HBr (hv tai kasvanut);
CH4 + I2 → CH3I + HEI (hv tai kasvanut).
Reaktio jatkuu itsestään. Bromi- tai jodimolekyyli valon vaikutuksesta hajoaa radikaaleiksi, sitten he hyökkäävät metaanimolekyyleihin, ottamalla heiltä atomin vetyä, tämä tuottaa metyyli-CH3: ta·, jotka törmäävät bromimolekyylien kanssa (jodi), tuhoamalla heidät ja muodostamalla uusia radikaaleja jodia tai bromi:
Br2 → Br·+ Br· (hv); - halogenoinnin aloitusreaktiot;
CH4 + Br· → CH3· + HBr; - halogenoinnin ketjukasvureaktiot;
CH3· + Br2 → CH3Br + Br·;
CH3· + Br· → CH3Br; - halogenoinnin avoimen piirin reaktiot.
Galogenirovannami on yksi substituutioreaktioista. Ensimmäiset halogenidit ovat vähiten gidrirovanny hiiliatomia (atomi on tertiäärinen, sitten toissijainen, primaariatomeja vähiten). Metaanin galogenirovannami tapahtuu vaiheittain - yksi vaihe korvataan yhdellä vetyatomilla.
CH4 + Br2 → CH3Br + HBr (hv tai kasvanut);
CH3Br + Br2 → CH2Br2 + HBr (hv tai kasvanut);
jne.
Galogenirovannami tapahtuu seuraavaksi, mutta ei korvaa atomeilla vetyä.
CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + HBr (hv tai kasvanut);
CHBr3 + Br2 → CBr4 + HBr (hv tai kasvanut).
3. metaanin nitraaminen:
Cm. nitraatio etaania.
4. hapettuminen (palaminen) metaania:
Ylimääräisen hapen kanssa:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O.
Palaa sinertävällä liekillä.
Jos sen sijaan happea ei ole riittävästi hiilidioksidia (CO2) on hiilimonoksidi (yhteistyössä), vielä vähemmän happea vapautuu ja hieno hiili (nokea eri muodoissa, mukaan lukien grafeeni, fullereeneja , jne.) tai niiden seos.
5. sulfokloorattu metaani:
CH4 + SO2 + Cl2 → CH3-SO2Cl + … (hv).
6. sulfookislenie-metaani:
2CH4 + 2SO2 + O2 → 2CH3-ЅО2ОН (kasvoi).
7. metaanin hajoaminen:
CH4 → C + 2H2 (jollei > 1000 oC).
8. metaanin dehydraus:
2CH4 → C2H2 + 3H2 (jollei > 1500 OC).
9. metaanin katalyyttinen hapetus:
Metaanin katalyyttisen hapettumisen reaktioissa voi muodostua alkoholeja, aldehydit, karboksyylihapot.
2CH4 + O2 → 2СН3ОН (at = = 200 THE, kat); - muodostuu metanolia;
CH4 + O2 → SNO + H2O (milloin = 200 THE, kat); - formaldehydin muodostamiseksi;
2CH4 + 3O2 → 2NSOON + H2O (milloin = 200 THE, kat); - muodostunut muurahaishappo.
Metaanin tuotanto teollisuudessa ja laboratoriossa. Kemiallisen reaktion yhtälö metaanin tuotantoon:
Suuria määriä metaania löytyy luonnosta. Esimerkiksi, maakaasussa, ja erottuu halkeilusta öljytuotteiden, se ei yleensä pääse keinotekoisesti. Se eristetään puhdistuksessa ja erottamisessa maakaasu, siihen liittyvä kaasu ja öljy tislaamalla. Lisäksi, se on johdettu metaanihydraateista (maakaasun hydraatit) toiminnassa biokaasulaitosten , jne.
Metaani teollisissa ja laboratorio-olosuhteissa on seurausta seuraavista kemiallisista reaktioista:
1. kiinteiden polttoaineiden kaasutus:
C + 2H2 → CH4 + H2O (korkea verenpaine ja kat = Ni, Mo tai ilman katalysaattoria).
2. synteesi Fischer-Tropsch:
MITÄ + 3H2 → CH4 (kat = Ni, = = 200-300 oC);
3. hiilioksidin reaktio (IV) ja vety:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (kat, = = 200-300 oC);
4. alumiinikarbidin hydrolyysi:
Al4C3 + 12H20 → CH4 + 4Al(VAI NIIN)3.
5. orgaanisten yksiemäksisten happojen suolojen emäksinen sulatus
CH3-COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3 (kasvoi).
Metaanin käyttö ja käyttö:
- ajoneuvojen polttoaineena, aluksia, kaasuliedet, uunit, puhallinsoittimet, sytyttimet, jne. kodinkoneet;
- kemiallisen teollisuuden raaka-aineena orgaanisten synteesireaktioiden suorittamiseksi.
Huomautus: © Kuva //www.pexels.com, //pixabay.com
