Формула метана в химии

Формула метана в химииФормула метана в химииФормула метана в химииФормула метана в химии

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.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!
  • 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:

Формула метана в химии

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.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Формула сульфата алюминия в химии

Оценим за полчаса!

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.

  1. 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».
  2. Также содержится в сланцевой нефти, сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).
  3. 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. 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.

  1. 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.
Читайте также:  Объем диссертации в 2020 году

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.

  1. Галогенирование будет происходить и далее пока, не будут замещены все атомы водорода.
  2. CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + HBr (hv или повышенная to);
  3. CHBr3 + Br2 → CBr4 + HBr (hv или повышенная to).

См. нитрование этана.

  1. 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.

  1. 5. сульфохлорирование метана:

CH4 + SO2 + Cl2 → CH3-SO2Cl + … (hv).

  1. 6. сульфоокисление метана:

2CH4 + 2SO2 + О2 → 2CH3-SO2ОН (повышенная to).

CH4 → C + 2H2 (при to > 1000 оС).

  1. 8. дегидрирование метана:

2CH4  → C2H2 + 3H2 (при to > 1500 оС).

  1. 9. каталитическое окисление метана:
  1. В реакциях каталитического окисления метана могут образовываться спирты, альдегиды, карбоновые кислоты.
  2. 2CH4 + O2 → 2CН3OH (при to = 200 оС, kat); – образуется метанол;
  3. CH4 + O2 → НCНO + H2O (при to = 200 оС, kat); – образуется формальдегид;
  4. 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. 1. газификации твердого топлива:

C + 2H2 → CH4 + H2O (повышенное давление и to, kat = Ni, Mo или без катализатора).

  1. 2. синтеза Фишера-Тропша:

CО + 3H2 → CH4 (kat = Ni, to = 200-300 оС);

  1. 3. реакции взаимодействия оксида углерода (IV) и водорода:

CО2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (kat, to = 200-300 оС);

  1. 4. гидролиза карбида алюминия:

Al4C3 + 12H2O → CH4 + 4Al(OH)3.

  1. 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

  • Формула метана в химииФормула метана в химииФормула метана в химииФормула метана в химии
  • 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

Формула метана в химии

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

  • |
  • Н — С — Н
  • |
  • 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.

Формула метана в химии

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.

Формула метана в химии

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:

  1. Бесцветный газ, без запаха.
  2. Взрывоопасен.
  3. Нерастворим в воде.
  4. Температура кипения: -162oC, замерзания: -183°C.
  5. Молярная масса: 16,044 г/моль.
  6. 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.

  1. СН4 + 2O2 → СO2↑ + 2Н2O
  2. Называется такая реакция – реакцией горения или полного окисления.
  3. 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.

  1. 2СН4 + Н2SО4 → СН3SО3Н + Н2О
  2. Окисление
  3. Как уже было сказано, СH4 может полностью окисляться, но при недостатке кислорода возможно неполное окисление.
  4. 2СН4 + 3O2 → 2CO + 4Н2O
  5. 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.

Формула метана в химии

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:

Формула метана в химии

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:
Читайте также:  Сообщающиеся сосуды в физике

Формула метана в химии

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.

  1. Метан: строение молекулы, структурная и электронная формулы, физические и химические свойства (горение, хлорирование метана), применение.
  2. Строение молекулы
  3. Молекулярная формула СН 4. Структурная и электронная формулы:

Формула метана в химии Формула метана в химии

  • 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.

  1. · CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl
  2. · CH 3 Cl + Cl 2 = CH 2 Cl 2 + HCl
  3. · CH 2 Cl 2 + Cl 2 = CHCl 3 + HCl
  4. · CHCl 3 + Cl 2 = CCl 4 + HCl
  5. 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:

Формула метана в химии

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 Формула метана в химии

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.

  1. Метан является основным компонентом природного газа, он содержится в больших количествах в атмосфере газовых гигантов.
  2. Химические свойства метана
  3. Метан взаимодействует с галогенами при облучении светом радикальным механизмом:
  4. (
    CH_{4}+Cl_{2}=CH_{3}Cl+HCl
    )
  5. Подвергается нитрованию разбавленной азотной кислотой при нагревании:
  6. (
    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.

  1. Примеры решения проблем
  2. ПРИМЕР 1
  • Задача

    Рассчитать энергию связи (
    C-H
    ) в (
    CH_{4}
    ) , используя энтальпии образования соответствующих веществ.

  • Решение.
    • 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
      )
  • Ответ:
    1. (
      E(C-H)=236,61кДж / моль
      )
    2. ПРИМЕР 2
  • Задача

    Рассчитать изменение стандартной энергии Гиббса сольватации (
    CH_{4}
    ) в воде при (
    25^{circ} mathrm{C}
    )

  • Решение.
    • 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
      )
  • Ответ

    (
    Delta G^{0} =16,3 кДж/моль
    )

    1. 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/

      Ссылка на основную публикацию