Метан, CH4 – простейший по составу предельный углеводород, органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе, в рудничном и болотном газах. Растворен в нефти, в пластовых и поверхностных водах. В твердом состоянии встречается в виде газогидратов.
- Метан, формула, газ, характеристики
- Физические свойства метана
- Химические свойства метана
- Получение метана в промышленности и лаборатории
- Химические реакции – уравнения получения метана
- Применение и использование метана
Метан, формула, газ, характеристики:
Метан (лат. methanum) – простейший по составу предельный углеводород, органическое вещество класса алканов, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода.
Химическая формула метана CH4, рациональная формула CH4. Изомеров не имеет.
Строение молекулы:
Метан – в обычных условиях лёгкий бесцветный газ, без вкуса и запаха. Однако в метан, используемый в качестве технического газа, могут добавляться одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах для предупреждения его утечки.
Метан – это основной компонент природного газа.
Является одним из парниковых газов. Его вклад в парниковый эффект составляет 4-9 %.
В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа. Также содержится в рудничном и болотном газах (отсюда произошли другие названия метана – болотный или рудничный газ), свалочном газе.
В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, на дне прудов и стоячих вод, где он образуется при разложении растительных остатков без доступа воздуха, в кишечнике жвачных животных, биореакторах, биогазовых установках и пр.) образуется биогенно в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.
В растворенном виде содержится в нефти, в пластовых и поверхностных водах. При переработке нефти метан выделяют отдельно для дальнейшего использования.
- Помимо газообразного состояния в природе встречается еще и в твердом состоянии на дне морей, океанов и в зоне вечной мерзлоты в виде метаногидратов (гидратов природного газа), именуемых «горючий лёд».
- Также содержится в сланцевой нефти, сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).
- Пожаро- и взрывоопасен.
Почти не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).
Метан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.
Физические свойства метана:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Цвет | без цвета |
| Запах | без запаха |
| Вкус | без вкуса |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | газ |
| Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 0,6682 |
| Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 0,7168 |
| Плотность (при -164,6 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 415 |
| Температура плавления, °C | -182,49 |
| Температура кипения, °C | -161,58 |
| Температура самовоспламенения, °C | 537,8 |
| Критическая температура*, °C | -82,4 |
| Критическое давление, МПа | 4,58 |
| Критический удельный объём, м3/кг | 0,0062 |
| Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | от 4,4 до 17,0 |
| Удельная теплота сгорания, МДж/кг | 50,1 |
| Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) | 0,0302 |
| Коэффициент теплопроводности (при 50 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) | 0,0361 |
| Молярная масса, г/моль | 16,04 |
| Растворимость в воде, г/кг | 0,02 |
* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.
Химические свойства метана:
Метан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.
Химические свойства метана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
- 1. конверсия метана в синтез-газ:
CH4 + H2O → CО + 3H2 (kat = Ni/Al2O3 при to = 800-900 оС или без катализатора при to = 1400-1600 оС).
Образующийся в результате реакции синтез-газ может быть использован для последующих синтезов метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.
- 2. галогенирование метана:
- CH4 + Br2 → CH3Br + HBr (hv или повышенная to);
- CH4 + I2 → CH3I + HI (hv или повышенная to).
- Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы метана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный метил CH3·, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:
- Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;
- CH4 + Br· → CH3· + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;
- CH3· + Br2 → CH3Br + Br·;
- CH3· + Br· → CH3Br; – обрыв цепи реакции галогенирования.
Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование метана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.
CH4 + Br2 → CH3Br + HBr (hv или повышенная to);
CH3Br + Br2 → CH2Br2 + HBr (hv или повышенная to);
и т.д.
- Галогенирование будет происходить и далее пока, не будут замещены все атомы водорода.
- CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + HBr (hv или повышенная to);
- CHBr3 + Br2 → CBr4 + HBr (hv или повышенная to).
См. нитрование этана.
- 4. окисление (горение) метана:
- При избытке кислорода:
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O.
- Горит голубоватым пламенем.
При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.
- 5. сульфохлорирование метана:
CH4 + SO2 + Cl2 → CH3-SO2Cl + … (hv).
- 6. сульфоокисление метана:
2CH4 + 2SO2 + О2 → 2CH3-SO2ОН (повышенная to).
CH4 → C + 2H2 (при to > 1000 оС).
- 8. дегидрирование метана:
2CH4 → C2H2 + 3H2 (при to > 1500 оС).
- 9. каталитическое окисление метана:
- В реакциях каталитического окисления метана могут образовываться спирты, альдегиды, карбоновые кислоты.
- 2CH4 + O2 → 2CН3OH (при to = 200 оС, kat); – образуется метанол;
- CH4 + O2 → НCНO + H2O (при to = 200 оС, kat); – образуется формальдегид;
- 2CH4 + 3O2 → 2НCOОН + H2O (при to = 200 оС, kat); – образуется муравьиная кислота.
Получение метана в промышленности и в лаборатории. Химические реакции – уравнения получения метана:
Так как метан в большом количестве встречается в природе.
Например, содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его, как правило, не получают искусственно.
Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке. Кроме того, его получают из метаногидратов (гидратов природного газа), в процессе эксплуатации биогазовых установок и пр.
Метан в промышленных и лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:
- 1. газификации твердого топлива:
C + 2H2 → CH4 + H2O (повышенное давление и to, kat = Ni, Mo или без катализатора).
- 2. синтеза Фишера-Тропша:
CО + 3H2 → CH4 (kat = Ni, to = 200-300 оС);
- 3. реакции взаимодействия оксида углерода (IV) и водорода:
CО2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (kat, to = 200-300 оС);
- 4. гидролиза карбида алюминия:
Al4C3 + 12H2O → CH4 + 4Al(OH)3.
- 5. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот
CH3-COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3 (повышенная to).
Применение и использование метана:
– как топливо для автомобилей, судов, газовых плит, печей, паяльных ламп, зажигалок и пр. бытовых приборов;
– как сырье в химической промышленности для проведения реакций органического синтеза.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
-
- карта сайта
- как получить метан этилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество хлорметан метанол кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение метана
напишите уравнение реакций метан
Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/metan-poluchenie-svoystva-himicheskie-reaktsii/
Метан химические свойства
Химические свойства метана ничем не отличаются от свойств, присущих всем веществам класса алканов. В школьном курсе химии метан изучают одним из первых веществ органики, так как он является одним из простейших представителей алканов.
В его составе один атом углерода и четыре атома водорода.
Формула метана и способы его получения
| Молекулярная формула метана | Структурная формула метана |
| СH4 | Н
|
Метан в больших количествах содержится в атмосфере. Мы не обращаем внимания на нахождение этого газа в воздухе, ведь на нашем организме это никак не отражается, а вот канарейки очень чувствительны к метану.
Когда-то они даже помогали шахтерам спускаться под землю. Когда процентное содержание метана изменялась, птицы переставали петь. Это служило сигналом для человека, что он спустился слишком глубоко и нужно подниматься наверх.
Образуется метан в результате распада остатков живых организмов. Не случайно с английского methane переводится, как болотный газ, ведь он может быть обнаружен в заболоченных водоемах и каменноугольных шахтах.
Основным источником газа в агропромышленном комплексе является рогатый скот. Да, метан они выводят из организма вместе с остальными продуктами жизнедеятельности. Кстати, увеличение числа рогатого скота на планете может привести к разрушению озонового слоя, ведь метан с кислородом образуют взрывоопасную смесь.
Метан в промышленности можно получить с помощью нагревания углерода и водорода или синтеза водяного газа, все реакции протекают в присутствии катализатора, чаще всего никеля.
В США разработана целая система по добыче метана, она способна извлечь до 80% газа из природного угля. На сегодняшний день мировые запасы метана оцениваются экспертами в 260 триллионов метров кубических! Даже запасы природного газа значительно меньше.
В лаборатории метан получают путем взаимодействия карбида алюминия (неорганическое соединение алюминия с углеродом) и воды. Также с помощью гидроксида натрия, вступающего в реакцию с ацетатом натрия, более известного как пищевая добавка Е262.
Физические свойства метана
Характеристика:
- Бесцветный газ, без запаха.
- Взрывоопасен.
- Нерастворим в воде.
- Температура кипения: -162oC, замерзания: -183°C.
- Молярная масса: 16,044 г/моль.
- Плотность: 0,656 кг/м³.
Химические свойства метана
Говоря о химических свойствах, выделяют те реакции, в которые вступает метан. Ниже они приведены вместе с формулами.
Горение метана
Как все органические вещества, метан горит. Можно заметить, что при горении образуется голубоватое пламя.
- СН4 + 2O2 → СO2↑ + 2Н2O
- Называется такая реакция – реакцией горения или полного окисления.
- Замещение
Метан также реагирует с галогенами. Это химические элементы 17 группы в периодической таблице Менделеева. К ним относятся: фтор, хлор, бром, йод и астат. Реакция с галогенами называется – реакцией замещения или галогенирования. Такая реакция проходит только в присутствии света.
Хлорирование и бромирование
Если в качестве галогена используется хлор, то реакция будет называться – реакцией хлорирования. Если в качестве галогена выступает бром, то – бромирование, и так далее.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + НСl
CH4 + Br2 → CH3Br + НBr
Хлорирование. Низшие алканы могут прохлорировать полностью.
- CH4 + Cl2 → CH3Cl + НСl
- CH3Cl + Cl2 → CH2Сl2 + НСl
- CH2Сl2+ Cl2 → CHCl3 + НСl
- CHCl3 + Cl2 → CСl4 + НСl
- Точно так же метан может полностью вступать в реакцию бромирования.
- CH4 + Br2 → CH3Br + Н Br
- CH3Br + Br2 → CH2Br2 + НBr
- CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + НBr
- CHBr3 + Br2 → CBr4 + НBr
- С йодом такой реакции уже нет, а с фтором наоборот сопровождается быстрым взрывом.
- Разложение
- Так же этому углеводороду свойственна реакция разложения. Полное разложение:
- СН4 → С + 2H₂
- И неполное разложение:
- 2СН4 → С2Н2 + 3Н2
- Реакция с кислотами
Метан реагирует с концентрированной серной кислотой. Реакция носит название сульфирования и происходит при небольшом нагревании.
- 2СН4 + Н2SО4 → СН3SО3Н + Н2О
- Окисление
- Как уже было сказано, СH4 может полностью окисляться, но при недостатке кислорода возможно неполное окисление.
- 2СН4 + 3O2 → 2CO + 4Н2O
- СН4 + О2 → С + 2Н2O
Помимо прочего для этого газа характерно каталитическое окисление. Оно происходит в присутствии катализатора. При разном соотношении моль вещества получаются разные конечные продукты реакции. В основном это:
- спирты: 2СН4 + O2 → 2СO3OН
- альдегиды: СН4 + O2 → НСОН + Н2O
- карбоновые кислоты: 2СН4 + 3O2 → 2НСОOН + 2Н2O
Реакция протекает при температуре 1500°C. Данная реакция также носит название – крекинг – термическое разложение.
Нитрование метана
Существует также реакция нитрования или реакция Коновалова, названная в честь ученого, который доказал, что с предельными углеводородами действует разбавленная азотная кислота. Продукты реакции получили название – нитросоединения.
- CH4 + НNО3 → СН3NO2 + H2O
- Реакция проводится при температуре 140-150°C.
- Дегидрирование метана
- Кроме того, для метана характерна реакция дегидрирования (разложения) – отцепление атомов водорода и получения ацетилена, в данном случае.
- 2CН4 → C2H2 + 3Н2
Применение метана
Метан, как и остальные предельные углеводороды, широко используется в повседневной жизни. Его применяют в производстве бензина, авиационного и дизельного топлива.
Используют в качестве базы для получения различного органического сырья на предприятиях. Также метан широко используется в медицине и косметологии.
Метан применяют для получения синтетического каучука, красок и шин.
Атлеты используют так называемый жидкий метан для быстрого набора массы за короткий промежуток времени.
А при хлорировании метана образуется вещество, которое в дальнейшем используется для обезжиривания поверхностей или как компонент в средствах для снятия лака. Некоторое время продукт взаимодействия метана и хлора использовали в качестве наркоза.
Источник: https://tvercult.ru/nauka/metan-himicheskie-svoystva
Метан: строение молекулы, структурная и электронная формулы, физические и химические свойства (горение, хлорирование метана), применение
Билет №3
1. Строение атомов химических элементов. Состав атомного ядра. Строение электронных оболочек атомов на примере одного из первых 20 химических элементов периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В центре атома находится положительно заряженное ядро. Оно занимает ничтожную часть пространства внутри атома, в нём сосредоточены весь положительный заряд и почти вся масса атома.
Ядро состоит из элементарных частиц — протона и нейтрона; вокруг атомного ядра по замкнутыморбиталям движутся электроны.
Протон (р) — элементарная частица с относительной массой 1,00728 атомной единицы массы и зарядом +1 условную единицу. Число протонов в атомном ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.
Нейтрон (n) — элементарная нейтральная частица с относительной массой 1,00866 атомной единицы массы (а. е. м.).
Число нейтронов в ядре N определяют по формуле:
где А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу протонов (порядковому номеру).
Обычно параметры ядра атома записывают следующим образом: слева внизу от символа элемента ставят заряд ядра, а вверху — массовое число, например:
Эта запись показывает, что заряд ядра (следовательно, и число протонов) для атома фосфора равен 15, массовое число равно 31, а число нейтронов равно 31 – 15 = 16. Так как массы протона и нейтрона очень мало отличаются друг от друга, то массовое число приблизительно равно относительной атомной массе ядра.
Электрон ( е–) — элементарная частица с массой 0,00055 а. е. м. и условным зарядом –1. Число электронов в атоме равно заряду ядра атома (порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева).
- Электроны движутся вокруг ядра по строго определённым орбиталям, образуя так называемое электронное облако.
- Область пространства вокруг атомного ядра, где наиболее (90 и более %) вероятно нахождение электрона, определяет форму электронного облака.
- Электронное облако s-электрона имеет сферическую форму; на s-энергетическом подуровне может максимально находиться два электрона.
- Электронное облако p-электрона имеет гантелеобразную форму; на трёх p-орбиталях максимально может находиться шесть электронов.
- Орбитали изображают в виде квадрата, сверху или снизу которого пишут значения главного и побочного квантовых чисел, описывающих даннуюорбиталь. Такую запись называют графической электронной формулой, например:
В этой формуле стрелками обозначают электрон, а направление стрелки соответствует направлению спина — собственного магнитного момента электрона. Электроны с противоположными спинами ↑↓ называют спаренными.
Электронные конфигурации атомов элементов можно представить в виде электронных формул, в которых указывают символы подуровня, коэффициент перед символом подуровня показывает его принадлежность к данному уровню, а степень у символа — число электронов данного подуровня.
Химические элементы, в атомах которых s-подуровень внешнего уровня пополняется одним или двумя электронами, называют s-элементами. Химические элементы, в атомах которых заполняется p-подуровень (от одного до шести электронов), называют p-элементами.
Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно номеру периода.
В соответствии с правилом Хунда электроны располагаются на однотипных орбиталях одного энергетического уровня таким образом, чтобы суммарный спин был максимален.
Следовательно, при заполнении энергетического подуровня каждый электрон прежде всего занимает отдельную ячейку, а только после этого начинается их спаривание.
Например, у атома азота все p-электроны будут находиться в отдельных ячейках, а у кислорода начнётся их спаривание, которое полностью закончится у неона.
Изотопами называют атомы одного и того же элемента, содержащие в своих ядрах одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.
Изотопы известны для всех элементов. Поэтому атомные массы элементов в периодической системе являются средним значением из массовых чисел природных смесей изотопов и отличаются от целочисленных значений.
Таким образом, атомная масса природной смеси изотопов не может служить главной характеристикой атома, а следовательно, и элемента.
Такой характеристикой атома является заряд ядра, определяющий число электронов в электронной оболочке атома и её строение.
- Метан: строение молекулы, структурная и электронная формулы, физические и химические свойства (горение, хлорирование метана), применение.
- Строение молекулы
- Молекулярная формула СН 4. Структурная и электронная формулы:
- Физические свойства
- Метан — бесцветный газ без запаха и вкуса, почти в два раза легче воздуха, растворимый в воде.
- Имеет плотность по воздуху 0,555 (при температуре 20 ° C); молекулярная масса 16,04, tпл = −182,49 °C, tкип = −161,56 °C, критическое давление 4,58 МПа, критическая температура −82 ° С, температура вспышки 87,8 °C, температура самовоспламенения 537,8 °C.
- Химические свойства
- 1) Горение метана
- В атмосфере воздуха метан горит бесцветным пламенем с выделением значительного количества тепла:
- · CH 4 + 2O 2 = СО 2 + 2Н 2О
2) Реакция с хлором, происходит при обычной температуре под влиянием рассеянного света (при прямом солнечном свете может произойти взрыв). При этом атомы водорода в молекуле метана последовательно замещаются атомами хлора. В результате реакции образуется смесь хлорпроизводных метана.
- · CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl
- · CH 3 Cl + Cl 2 = CH 2 Cl 2 + HCl
- · CH 2 Cl 2 + Cl 2 = CHCl 3 + HCl
- · CHCl 3 + Cl 2 = CCl 4 + HCl
- Применение
Большие количества метана используются как удобное и дешевое топливо. Неполное сжигание метана дает сажу, которая идет на изготовление печатной краски и как наполнитель каучука, а при термическом разложении (выше 1000 C) получают сажу и водород, который используется для синтеза аммиака.
Продукт полного хлорирования метана — тетрахлорид углерода CCl 4 — является хорошим растворителем жиров и применяется для извлечения жиров из зерен масличных растений. Метан служит также исходным веществом для получения ацетилена, метилового спирта и многих других химических продуктов.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1075;
Источник: https://studopedia.net/3_2603_metan-stroenie-molekuli-strukturnaya-i-elektronnaya-formuli-fizicheskie-i-himicheskie-svoystva-gorenie-hlorirovanie-metana-primenenie.html
МЕТАН
АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ
МЕТАН (рудничный, болотный газ) СН4, мол. м. 16,04; бесцв. газ без запаха; т. пл. -182,48 °С, т. кип. -161,49 °С: d4-164 0,415; tкрит -82,4°С, pкрит 4,6 МПа, dкрит 160,4 кг/м3; С0p 2,22кДж/(кг.
К); DH0исп 8,22 кДж/моль, DH0обр -84,9 кДж/моль, DH0сгор -882 кДж/моль; S0298 186,2 Дж/(моль.К); DG0обр — 50,6 кДж/моль. Р-римость в воде (г в 100 мл): 0,005563, 0,003308 и 0,00170 соотв. при 0, 20 и 100 °С; раств. в этаноле, эфире, ССl4, в углеводородах. Молекула метана имеет тетраэдрич.
строение (sp -гибридизация углеродного атома).
Метан-первый член гомологич. ряда насыщенных углеводородов, наиб. устойчив к хим. воздействиям. Подобно др. алканам вступает в р-ции радикального замещения (гало-генирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакц. способностью.
Специфична для метана р-ция с парами воды, к-рая протекает на Ni/Al2O3 при 800-900 °С или без катализатора при 1400-1600 °С; образующийся синтез-газ м. б. использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной к-ты, аце-тальдегида и др. продуктов.
Нек-рые характерные для метана р-ции приведены на схеме:
Разрабатываются р-ции окислит. дегидроизомеризации метана в этилен и др. углеводороды, а также прямого окисления метана в метанол и формальдегид на оксидных катализаторах,
Метан-основной компонент природного и рудничного газов (до 98%), образуется также в результате анаэробного (ме-танового) брожения целлюлозы (болотный газ, биогаз). Метан составляет основу атмосферы ряда планет — Сатурна, Юпитера и его спутника Титана.
В пром-сти метан выделяют из природного или крекинг-газа низкотемпературной дистилляцией или адсорбцией на цеолитах. М. б. получен также гидрированием СО и СО2 на катализаторе при 200-300 °С. В лаб. условиях получают сплавлением ацетата Na с NaOH, гидролизом карбида Аl или разложением метилмагнийгалогенидов.
В составе природного коксового и биогазов метан используют в качестве топлива. В пром-сти его применяют для получения синтез-газа, водорода, ацетилена, техн. углерода, HCN, метил- и метиленхлоридов, СНСl3, ССl4, CH3NO2, фреонов.
С воздухом метан образует взрывоопасные смеси, что является осн. причиной взрывов на угольных шахтах. Т. всп. -187,9 °С, т. самовоспл. 537,8 °С, КПВ 5-15%. Метан нетоксичен, ПДК 300 мг/м3.
===
Исп. литература для статьи «МЕТАН»: Метан, М., 1978; Катализ в С1-химии, пер. с англ., Л.,
1987; «Успехи химии», 1989, т. 58, в. 1. А. А. Братков.
Страница «МЕТАН» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ 
Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/metan.html
Формула метана
- Определение и формула метана
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ
- Метан (болотный газ) — самый простой углеводород, первый член гомологичной серии алканов.
- Формула — (
CH_{4}
) - Молярная масса составляет 16,04 г / моль.
- Физические свойства — при нормальных условиях — бесцветный газ, без запаха.
- Он плохо растворяется в воде.
Известный физик А.
Вольта обнаружил метан в болоте в 1776 году.
- Метан является основным компонентом природного газа, он содержится в больших количествах в атмосфере газовых гигантов.
- Химические свойства метана
- Метан взаимодействует с галогенами при облучении светом радикальным механизмом:
- (
CH_{4}+Cl_{2}=CH_{3}Cl+HCl
) - Подвергается нитрованию разбавленной азотной кислотой при нагревании:
- (
CH_{4}+HNO_{3}=CH_{3}NO_{2}+H_{2}O
)
Может реагировать с аммиаком при температуре приблизительно (
1400^{circ} mathrm{C}
) .Это приводит к образованию гидроциановой кислоты HCN.
- Может взаимодействовать с водой при температуре (
800^{circ} mathrm{C}
) на никелевом катализаторе: - (
CH4+H_{2}O=CO+H_{2}
) - Термически разлагается при температуре (
1000^{circ} mathrm{C}
) до ацетилена и водорода: - (
CH4+=C_{2}H_{2}+H_{2}
) - Получение
- В лабораторных условиях метан получают нагреванием безводного гидроксида натрия ледяной уксусной кислотой:
- (
2NaOH+CH3COOH
ightarrow N_{a2}CO_{3}+H_{2}O+CH_{4}uparrow
) - Другой способ получения основан на слиянии ацетата натрия с (
N_{a}OH
) : - (
CH+{3}COON_{a}+N_{a}OH
ightarrow CH_{4}uparrow + N_{a2}CO_{3}
) - заявка
Метан широко используется в качестве промышленного и внутреннего газа. он химически перерабатывается главным образом в ацетилен, сажу, фторид и производные хлора.
- Примеры решения проблем
- ПРИМЕР 1
Рассчитать энергию связи (
C-H
) в (
CH_{4}
) , используя энтальпии образования соответствующих веществ.
- Запишем химическую реакцию, в которой метан разлагается на атомы углерода и водорода:
- (
CH_{4}
ightarrow C+4H
) - Определите изменение энтальпии этой реакции:
- (
Delta H=Delta H(C)+4cdot Delta H (H) -Delta H (CH_{4}) = 0+4cdot 217,9-(-74,85)=946,45
) - Эта энергия соответствует разрыву четырех связей (
C-H
) , то энергия разрушения одной связи (
C-H
) : - (
E(C-H)=frac{Delta H}{4}=frac{946,45}{4}=236,61кДж / моль
)
- (
E(C-H)=236,61кДж / моль
) - ПРИМЕР 2
Рассчитать изменение стандартной энергии Гиббса сольватации (
CH_{4}
) в воде при (
25^{circ} mathrm{C}
)
- Процесс сольватации метана соответствует процессу растворения (
CH_{4}
) в (
H_{2}O
) . Это можно записать в виде уравнения: - (
CH_{4gas}leftrightarrows CH_{4solution}
) - Запишем выражение для константы равновесия этого процесса:
- (
K=frac {C_{M}}{P(CH_{4})}
) - В этом случае стандартное состояние вещества в газообразном состоянии составляет 1 атм, а в растворе 1 моль / л.
- Эта постоянная постоянная Генри с размером моль / (1 атм).
- Мы берем его численное значение из справочника: (
K=1,4cdot 10^{-3}
) - Изменение стандартной энергии Гиббса рассчитывается по уравнению нормального сродства:
- (
Delta G^{0} =-Rcdot Tcdot lnK=-8,314cdot 298cdot ln [1,4cdot10^{-3}]=16281 кДж/моль
)
(
Delta G^{0} =16,3 кДж/моль
)
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход? Закажи свою оригинальную работу УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ
Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/formula-metana/
Взаимодействие метана с кислородом. Реакция горения
Самый простой представитель алканов
[Deposit Photos]
Метан — это газообразное химическое соединение, химическая формула вещества — CH₄. Метан не имеет запаха, не имеет вкуса и является нетоксичным веществом. Предел воспламеняемости газа — его концентрация в воздухе от 5 до 15%.
Основные характеристики метана
Метан — самый простой представитель алканов. Эту группу органических соединений называют предельными, насыщенными или парафиновыми углеводородами.
Они имеют простую связь между атомами углерода в молекуле, остальные валентности каждого углеродного атома насыщены атомами водорода. Самая важная реакция алканов — горение. Горят алканы с образованием паров воды и газообразной двуокиси углерода.
В результате этой реакции в огромных количествах выделяется химическая энергия, которую можно преобразовать в электрическую или тепловую.
Молекула метана [Wikimedia]
Горение метана используется для получения горячих дымовых газов, энергия которых обеспечивает работу газовой турбины. Во многих населенных пунктах метан подается по трубам в дома и используется для внутреннего отопления и приготовления пищи.
Если сравнивать с другими видами углеводородного топлива, сжигание природного газа (метана) характеризуется меньшим выделением углекислого газа и большим количеством выделяемого тепла.
Здесь вы найдете интересные эксперименты для изучения различных газов.
Система отопления [Deposit Photos]
Процесс горения метана — это взаимодействие метана с кислородом. В результате реакции образуется вода, двуокись углерода и много энергии. Уравнение реакции горения метана:
CH₄[газ] + 2O₂[газ] → CO₂[газ] + 2H₂O[пар] + 891кДж
Описание реакции
1 молекула метана при взаимодействии с 2 молекулами кислорода образует 1 молекулу двуокиси углерода и 2 молекулы воды. В процессе реакции выделяется тепловая энергия, равная 891 кДж.
Природный газ — самое чистое для сжигания ископаемое, имеющее простой состав и не выделяющее в воздух вредных химических веществ. Так как природный газ на 95% состоит из метана, то при его сжигании побочные продукты почти не образуются, или их образуется намного меньше, чем при использовании других видов ископаемого топлива.
Природный газ горит практически без копоти [Flickr]
Если внести в пламя метана фарфоровую крышку от тигля, она не закоптится, так как входящий в состав метана углерод сгорает полностью. Некоптящее пламя — это качественная реакция на предельные углеводороды.
Больше статей о химии:
- Барий Элемент, образующий тяжелые минералы
- Индий Интересные свойства «хрустящего» металла
Делайте эксперименты дома!
Источник: https://melscience.com/RU-ru/articles/vzaimodejstvie-metana-s-kislorodom-reakciya-goreni/
Загрузка...
