Paano nabuo ang methane sa kalikasan. Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mitein, mga katangian at paraan ng paggamit nito

Ang natural na gas ay mga gas na hydrocarbon na nabuo sa bituka ng lupa. Ito ay inuri bilang isang mineral, at ang mga bahagi nito ay ginagamit bilang panggatong.

Mga katangian at komposisyon ng natural gas

Pag-uuri ng mga natural na gas

Mayroong 3 grupo lamang:

• Ang una sa kanila ay halos inaalis ang nilalaman ng mga hydrocarbon na may higit sa dalawang carbon compound, ang tinatawag na mga dry gas, na nakuha lamang sa mga patlang na inilaan lamang para sa paggawa ng gas.
• Ang pangalawa ay ang mga gas na ginawa nang sabay-sabay sa mga pangunahing hilaw na materyales. Ang mga ito ay tuyo, tunaw na gas at gasolina na pinaghalo sa isa't isa.
• Kasama sa ikatlong pangkat ang mga gas na binubuo ng dry gas at isang malaking halaga ng mabibigat na hydrocarbons, kung saan ang gasolina, naphtha at kerosene ay nakahiwalay. Bilang karagdagan, ang komposisyon ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng iba pang mga sangkap. Ang mga sangkap na ito ay nakuha mula sa mga patlang ng condensate ng gas.

Mga katangian ng mga sangkap na bumubuo

Ang unang apat na miyembro ng homologous series sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mga nasusunog na gas na walang kulay at walang amoy, sumasabog at nasusunog:

Methane

Ang unang sangkap ng serye ng alkanes ay ang pinaka-lumalaban sa temperatura. Ito ay bahagyang natutunaw sa tubig at mas magaan kaysa sa hangin. Ang pagkasunog ng mitein sa hangin ay minarkahan ng hitsura ng isang asul na apoy. Ang pinakamalakas na pagsabog ay nangyayari kapag ang isang volume ng methane ay nahahalo sa sampung volume ng hangin. Sa iba pang mga volumetric ratio, nangyayari rin ang pagsabog, ngunit may mas kaunting puwersa. Bilang karagdagan, ang isang tao ay maaaring magdusa ng hindi na mapananauli na pinsala kung makalanghap sila ng mataas na konsentrasyon ng gas.

Ang methane ay maaaring nasa solidong pinagsama-samang estado sa anyo ng mga gas hydrates.

Application:

Ginagamit ito bilang pang-industriya na panggatong at hilaw na materyal. Ang methane ay ginagamit upang makagawa ng ilang mahahalagang produkto - hydrogen, freon, formic acid, nitromethane at marami pang ibang substance. Upang makagawa ng methyl chloride at ang mga homologous compound nito, ang methane ay chlorinated. Ang hindi kumpletong pagkasunog ng methane ay gumagawa ng pinong dispersed carbon:

CH4 + O2 = C + 2H2O

Lumilitaw ang formaldehyde sa pamamagitan ng isang reaksyon ng oksihenasyon, at kapag tumutugon sa sulfur, lumilitaw ang carbon disulfide.

CH4 + H2O -> CO+ 3H2

Ginagamit para sa pagbubuklod ng mga hydrocarbon, alkohol, aldehydes at iba pang mga sangkap. Ang methane ay aktibong ginagamit bilang panggatong para sa mga sasakyan.

Ethane

Ang naglilimitang hydrocarbon, C2H6, ay isang walang kulay na substansiya sa gas na estado na gumagawa ng kaunting liwanag kapag sinunog. Natutunaw ito sa alkohol sa isang ratio na 3:2, gaya ng sinasabi nila, "tulad ng katulad," ngunit halos hindi matutunaw sa tubig. Sa mga temperaturang higit sa 600°C, sa kawalan ng isang accelerator ng reaksyon, ang ethane ay nabubulok sa ethylene at hydrogen:

CH4 + H2O -> CO+ 3H2

Ang ethane ay hindi ginagamit sa industriya ng gasolina; ang pangunahing layunin ng paggamit nito sa industriya ay upang makagawa ng ethylene.

Propane

Ang gas na ito ay hindi gaanong natutunaw sa tubig at malawakang ginagamit na panggatong. Gumagawa ito ng maraming init kapag sinunog at praktikal na gamitin. Ang propane ay isang by-product ng proseso ng pag-crack sa industriya ng langis.

Butane

Ito ay may mababang toxicity, isang tiyak na amoy, may nakalalasing na mga katangian, ang paglanghap ng butane ay nagdudulot ng asphyxia at cardiac arrhythmia, at negatibong nakakaapekto sa nervous system. Lumilitaw sa panahon ng pag-crack ng nauugnay na petrolyo gas.

Application:

Ang hindi maikakaila na mga bentahe ng propane ay ang mababang gastos at kadalian ng transportasyon. Ang pinaghalong propane-butane ay ginagamit bilang panggatong sa mga populated na lugar kung saan hindi ibinibigay ang natural na gas, kapag pinoproseso ang mababang natutunaw na mga materyales na may maliit na kapal, sa halip na acetylene. Ang propane ay kadalasang ginagamit sa pagkuha ng mga hilaw na materyales at pagproseso ng scrap metal. Sa pang-araw-araw na buhay, ang mga lugar ng pangangailangan ay kinabibilangan ng pagpainit ng espasyo at pagluluto sa mga gas stoves.

Bilang karagdagan sa mga saturated alkanes, ang natural na gas ay kinabibilangan ng:

Nitrogen

Ang nitrogen ay binubuo ng dalawang isotopes 14A at 15A, at ginagamit upang mapanatili ang presyon sa mga balon sa panahon ng pagbabarena. Upang makakuha ng nitrogen, ang hangin ay natunaw at pinaghihiwalay ng distillation; ang elementong ito ay bumubuo ng 78% ng komposisyon ng hangin. Pangunahing ginagamit ito upang makagawa ng ammonia, kung saan nakuha ang nitric acid, mga pataba at mga eksplosibo.

Carbon dioxide

Isang compound na nagbabago sa atmospheric pressure mula sa solid (dry ice) patungo sa gaseous state. Ito ay inilabas sa panahon ng paghinga ng mga nabubuhay na nilalang, at matatagpuan din sa mga mineral na bukal at hangin. Ang carbon dioxide ay isang food additive na ginagamit sa mga cylinder ng fire extinguisher at air gun.

Hydrogen sulfide

Isang napakalason na gas - ang pinaka-aktibo sa mga compound na naglalaman ng asupre, at samakatuwid ay lubhang mapanganib para sa mga tao dahil sa direktang epekto nito sa nervous system. Isang walang kulay na gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang matamis na lasa at isang nakasusuklam na amoy ng mga bulok na itlog. Ito ay lubos na natutunaw sa ethanol, hindi katulad ng tubig. Ang sulfur, sulfuric acid at sulfites ay nakuha mula dito.

Helium

Ito ay isang natatanging produkto na dahan-dahang naipon sa crust ng Earth. Ito ay nakukuha sa pamamagitan ng malalim na nagyeyelong mga gas na naglalaman ng helium. Sa gaseous state, ito ay isang inert gas na walang panlabas na expression. Ang helium ay nasa likidong estado, walang amoy at walang kulay, ngunit maaaring makahawa sa mga nabubuhay na tisyu. Ang helium ay hindi nakakalason at hindi maaaring sumabog o mag-apoy, ngunit sa mataas na konsentrasyon sa hangin nagdudulot ito ng asphyxiation. Ginagamit ito kapag nagtatrabaho sa mga metal at bilang isang tagapuno para sa mga lobo at airship.

Argon

Maharlika, hindi nasusunog, hindi nakakalason, walang lasa o kulay. Ito ay ginawa bilang isang escort para sa paghihiwalay ng hangin sa oxygen at nitrogen gas. Ginagamit upang palitan ang tubig at oxygen upang palawigin ang buhay ng istante ng pagkain, ginagamit din ito sa hinang at pagputol ng metal.

Ang methane ay isang organikong gas, walang amoy at walang kulay. Ang CH 4 ay ang formula ng kemikal nito, at ang masa ng sangkap ay mas mababa kaysa sa masa ng hangin. Ang paglusaw sa tubig ay nagpapatuloy nang dahan-dahan. Sa pagsasalita tungkol sa organikong kalikasan ng mitein, nangangahulugan ito na halos 95% ng mga kaso ng paglitaw nito ay natural na kalikasan. Halimbawa, ito ay inilabas sa panahon ng agnas ng mga labi ng halaman. Samakatuwid, hindi kataka-taka na marami sa mga katangian nito ay pinag-aralan bago pa man ang Bagong Panahon, nang ang mga tao ay nagmamasid sa mga bula ng hangin sa ibabaw ng mga stagnant na anyong tubig. Ang mga bula na ito ay eksaktong methane na inilabas sa panahon ng pagkabulok ng mga halaman sa ilalim ng latian.

Ang iba pang likas na pinagmumulan ng gas ay kinabibilangan ng:

• Hayop. Ang mga bakterya na naninirahan sa kanilang mga tiyan ay naglalabas ng methane sa panahon ng kanilang mga proseso sa buhay, at ang bahagi nito ay bumubuo ng 20% ​​ng lahat ng atmospheric gas.
• Mga halaman. Ang methane ay isang mahalagang sangkap na inilabas sa panahon ng photosynthesis.
• Mga insekto. Ang anay ay ang pinaka-aktibong naglalabas ng methane.
• Mga minahan. Sa ilalim ng ibabaw ng lupa, ang mabagal na pagkabulok ng karbon ay patuloy na nangyayari, kung saan nabuo ang methane.
• Mga balon ng langis. Ang nilalaman ng gas na ito sa langis ay napakalaki.
• Mga bulkan. Malamang, nabubuo din doon ang methane dahil sa ang katunayan na ang prehistoric organic matter ay aktibong nabubulok.
• Karagatan. Sa malalim na ilalim ng tubig ay may mga bitak kung saan maaaring tumagas ang methane.
• Pagsunog ng kagubatan.
• Industriya. Sa kabila ng maliwanag na aktibidad ng mga negosyong ito, ang kanilang bahagi ng mga emisyon sa kabuuang masa ay bale-wala.

Ang lahat ng mga halimbawa sa itaas ay malinaw na nagpapatunay sa katotohanan na ang mitein ay patuloy na nasa atmospera, ang hitsura nito ay hindi nauugnay sa simula ng aktibong aktibidad ng tao. Kaya naman ang pagkakaroon ng methane sa isang planeta ay isang senyales na maaaring may buhay dito o na ito ay dating naroon.

Gayunpaman, ang pagiging natural ng gas na ito ay hindi nangangahulugan na hindi ito nagdudulot sa atin ng anumang pinsala. Ang mga singaw nito, lalo na sa mataas na konsentrasyon, ay lubos na may kakayahang humantong sa kamatayan ng tao. Sa mga unang yugto ng pag-unlad ng industriya ng pagmimina, madalas na naitala ang mga pagsabog o matinding pagkalason sa mga minero gamit ang methane. Kung susundin mo ang impormasyon sa media, ang mga kaganapang ito ay nagaganap din sa modernong mundo. Upang mabawasan ang posibilidad ng pagkalason ng methane, kinakailangan, sa unang pag-sign nito, upang maglagay ng isang order para sa isang propesyonal na pagsusuri ng hangin sa silid, sa tulong kung saan posible na tumpak na matukoy ang konsentrasyon.

Methane sa modernong mundo

Ang gas ay malawakang ginagamit sa modernong mundo:

• Ang mga panloob na makina ng pagkasunog ay madalas na nagpapatakbo sa mitein.
• Ginagawang posible ng gas na makagawa ng maraming gamot, kabilang ang mga antiseptiko at pampatulog.
• Ang methane ay ang batayan ng formaldehyde at methanol, kung saan ang mga pataba at maraming iba pang mga sangkap ay ginawa.
• Kung walang methane imposibleng gumawa ng mga pamatay ng apoy at solvents.
• Ang hydrocyanic acid ay hindi lamang isang lason, mayroon din itong malawak na praktikal na mga aplikasyon, at ang proseso ng paggawa nito ay batay sa oksihenasyon ng isang methane at ammonia mixture.

Methane at ang panganib nito sa katawan ng tao

Ang panganib ng methane ay nakasalalay sa mga sumusunod na kadahilanan:

• Panganib sa pagsabog. Ang ari-arian na ito ang nagbigay dito ng pangalang "explosive gas." Isang akumulasyon ng methane, ang pinakamaliit na spark - lahat ng ito ay maaaring humantong sa isang mapanirang pagsabog. Iyon ang dahilan kung bakit sa mga lugar kung saan naitala ang mga akumulasyon o paglabas ng gas na ito, hindi ka dapat manigarilyo o gumamit ng mga bukas na mapagkukunan ng apoy. Ngunit kung minsan kahit na ang mga hakbang sa kaligtasan ay hindi sapat; ang gas ay patuloy na kumikitil ng buhay ng tao.
• Nabanggit na natin ang ari-arian ayon sa kung saan ang methane ay maaaring maipon sa mga minahan. Ito ay higit sa lahat ay matatagpuan sa mga voids sa pagitan ng malalaking layer ng bato, pati na rin ang mga void na nilikha ng mga minero sa panahon ng proseso ng pagmimina. Kung mas aktibo ang pagmimina, mas matindi ang mga emisyon ng methane, at samakatuwid ang mga manggagawa sa minahan ang kadalasang namamatay mula sa gas na ito.
• Ang mga pagsabog ay hindi lamang ang panganib; ang methane ay maaari ding magdulot ng matinding pagkalason. Ang paglanghap ng malalaking volume nito ay humahantong sa kakulangan ng oxygen sa dugo, "tunog" sa mga tainga, at isang pakiramdam ng isang "cast iron" na ulo. Ang pagtaas ng konsentrasyon ay nagiging sanhi ng mas mabilis na tibok ng puso, ang tao ay nakakaramdam ng pangkalahatang kahinaan, naghihirap mula sa pagduduwal, at ang balat ay maaaring mamula. Ang pinakamalubhang kahihinatnan ay ang pagkahimatay, pamumutla, kombulsyon at maging ang kamatayan.
• Sa kasamaang palad, ang methane sa dalisay nitong anyo ay walang amoy at samakatuwid ay mahirap matukoy. Ang aroma ng "methane" na naaamoy natin ay resulta ng mga espesyal na pabango na ginagawang mas ligtas at kontrolado ang paggamit nito.
• Sa mga minahan, siyempre, walang mga pabango na idinagdag sa mitein. Mula noong sinaunang panahon, ang mga tao ay gumagamit ng mga espesyal na pamamaraan upang makita ang presensya nito sa hangin. Ang mga unang minero, halimbawa, ay kumuha ng kanaryo sa kanila. Kung ang ibon ay huminto sa pag-awit o kahit na namatay, pagkatapos ay kinakailangan na agarang alisin ang sarili mula sa pagpatay.
• Noong 50s ng huling siglo, nagsimula silang gumamit ng mga espesyal na aparato na naging posible upang tumpak na matukoy ang porsyento ng mitein sa pinaghalong hangin. Gayunpaman, sinabi ng mga nakaranasang manggagawa na ang kanaryo ay isang mas mahusay na paraan kaysa sa mga bagong gawang aparato. Siyempre, mas sensitibo at compact ang mga modernong device; minsan ay direktang inilalagay ang mga ito sa mga helmet ng mga minero, tulad ng mga lamp. Ang mga nakatigil na sensor ay naka-install din sa mga minahan, na patuloy na nagpapadala ng impormasyon sa mga espesyalista. Pinipilit ng mga mapanganib na pagtaas ang agarang pagkawala ng kuryente at paglisan ng mga tauhan. Sa ngayon, ginagamit din ang mga espesyal na pag-install na maaaring ma-localize ang pagsabog ng alikabok ng karbon sa mga pinakaunang yugto. Bago magsimula ang work shift, ang dami ng methane sa minahan ay nababawasan sa lubhang ligtas na antas.

Lumalabas na ang panganib ng methane para sa mga tao ay nagmumula sa dalawang panig nang sabay-sabay. Ang pagkahilig sa pagsabog, ang nakakalason na epekto, ang kawalan ng amoy at kulay - lahat ng ito ay gumagawa ng "paputok na gas" na hindi kapani-paniwalang mapanganib. Upang hindi makatagpo ng mga pinakamasamang panig nito, ito ay nagkakahalaga ng pag-order ng isang pagtatasa sa kapaligiran nang maaga na maaaring matukoy ang antas ng konsentrasyon ng methane sa hangin.

Ang molekular, istruktura at elektronikong formula ng mitein ay pinagsama-sama sa batayan ng teorya ni Butlerov ng istraktura ng mga organikong sangkap. Bago natin simulan ang pagsulat ng mga naturang formula, magsimula tayo sa isang maikling paglalarawan ng hydrocarbon na ito.

Mga katangian ng methane

Ang sangkap na ito ay sumasabog; ito ay tinatawag ding "swamp" gas. Ang tiyak na amoy ng saturated hydrocarbon na ito ay kilala sa lahat. Sa panahon ng proseso ng pagkasunog, walang mga sangkap na kemikal na natitira mula dito na may negatibong epekto sa katawan ng tao. Ang methane ay isang aktibong kalahok sa pagbuo ng greenhouse effect.

Mga katangiang pisikal

Ang unang kinatawan ng homologous na serye ng mga alkanes ay natuklasan ng mga siyentipiko sa kapaligiran ng Titan at Mars. Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang methane ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga buhay na organismo, isang hypothesis ang lumitaw tungkol sa pagkakaroon ng buhay sa mga planetang ito. Sa Saturn, Jupiter, Neptune, at Uranus, lumitaw ang methane bilang isang produkto ng pagproseso ng kemikal ng mga sangkap na hindi organikong pinagmulan. Sa ibabaw ng ating planeta ay hindi gaanong mahalaga ang nilalaman nito.

pangkalahatang katangian

Ang methane ay walang kulay, ito ay halos dalawang beses na kasing liwanag ng hangin, at hindi gaanong natutunaw sa tubig. Sa komposisyon ng natural na gas, ang halaga nito ay umabot sa 98 porsyento. Naglalaman ito ng mula 30 hanggang 90 porsiyentong methane. Sa isang malaking lawak, ang methane ay biological na pinagmulan.

Ang mga ungulate herbivores na kambing at baka ay naglalabas ng malaking halaga ng methane kapag nagpoproseso ng bakterya sa kanilang mga tiyan. Kabilang sa mahahalagang pinagmumulan ng homologous na serye ng mga alkanes, itinatampok namin ang mga latian, anay, pagsasala ng natural na gas, at ang proseso ng photosynthesis ng halaman. Kung ang mga bakas ng methane ay nakita sa isang planeta, maaari nating pag-usapan ang pagkakaroon ng biological na buhay dito.

Mga paraan ng pagkuha

Ang pinalawak na structural formula ng methane ay nagpapatunay na ang molekula nito ay naglalaman lamang ng mga saturated single bond na nabuo ng hybrid clouds. Kabilang sa mga opsyon sa laboratoryo para sa paggawa ng hydrocarbon na ito, napapansin namin ang pagsasanib ng sodium acetate na may solid alkali, pati na rin ang pakikipag-ugnayan ng aluminum carbide sa tubig.

Ang methane ay nasusunog na may mala-bughaw na apoy, na naglalabas ng humigit-kumulang 39 MJ bawat metro kubiko. Ang sangkap na ito ay bumubuo ng mga paputok na halo sa hangin. Ang pinaka-mapanganib ay mitein, na inilabas sa panahon ng underground na pagmimina ng mga deposito ng mineral sa mga minahan sa bundok. Mayroong mataas na panganib ng pagsabog ng methane sa paghahanda ng karbon at mga pabrika ng briquette, gayundin sa pag-uuri ng mga halaman.

Aksyon ng pisyolohikal

Kung ang porsyento ng methane sa hangin ay nasa pagitan ng 5 at 16 na porsyento, ang pagkakalantad sa oxygen ay maaaring maging sanhi ng pag-apoy ng methane. Kung mayroong isang makabuluhang pagtaas sa kemikal na ito sa pinaghalong, ang posibilidad ng isang pagsabog ay tumataas.

Kung ang konsentrasyon ng alkane na ito sa hangin ay 43 porsiyento, ito ay nagdudulot ng pagka-suffocation.

Sa panahon ng pagsabog, ang bilis ng pagpapalaganap ay mula 500 hanggang 700 metro bawat segundo. Matapos makipag-ugnayan ang methane sa pinagmumulan ng init, ang proseso ng pag-aapoy ng alkane ay nangyayari nang may ilang pagkaantala.

Sa ari-arian na ito nakabatay ang paggawa ng explosion-proof na electrical equipment at safety explosive component.

Dahil ang methane ay ang pinaka thermally stable, ito ay malawakang ginagamit sa anyo ng pang-industriya at sambahayan na panggatong, at ginagamit din bilang isang mahalagang hilaw na materyal para sa kemikal na synthesis. Ang pormula ng istruktura ng tri-ethylmethane ay nagpapakilala sa mga tampok na istruktura ng mga kinatawan ng klase ng hydrocarbon na ito.

Sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng kemikal nito sa chlorine kapag nalantad sa ultraviolet irradiation, ang pagbuo ng ilang mga produkto ng reaksyon ay posible. Depende sa dami ng panimulang sangkap, posibleng makakuha ng chloromethane, chloroform, o carbon tetrachloride sa panahon ng pagpapalit.

Sa kaso ng hindi kumpletong pagkasunog ng mitein, ang soot ay nabuo. Sa kaso ng catalytic oxidation, nabuo ang formaldehyde. Ang huling produkto ng pakikipag-ugnayan sa sulfur ay carbon disulfide.

Mga tampok ng istraktura ng mitein

Ano ang structural formula nito? Ang methane ay isang saturated hydrocarbon na may pangkalahatang formula na C n H 2n+2. Isaalang-alang natin ang mga tampok ng pagbuo ng molekula upang ipaliwanag kung paano nabuo ang pormula ng istruktura.

Ang methane ay binubuo ng isang carbon atom at apat na hydrogen atoms na pinagsama-sama ng isang covalent polar chemical bond. Ipaliwanag natin ang mga pormula ng istruktura batay sa istruktura ng carbon atom.

Uri ng hybridization

Ang spatial na istraktura ng methane ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tetrahedral na istraktura. Dahil ang carbon ay may apat na valence electron sa panlabas na antas nito, kapag ang atom ay pinainit, ang isang elektron ay lumilipat mula sa pangalawang s orbital patungo sa p. Bilang resulta, ang carbon ay may apat na hindi pares ("libre") na mga electron sa huling antas ng enerhiya nito. Ang buong pormula ng istruktura ng mitein ay batay sa pagbuo ng apat na hybrid na ulap, na nakatuon sa espasyo sa isang anggulo ng 109 degrees 28 minuto, na bumubuo ng isang istraktura ng tetrahedron. Susunod, ang mga tuktok ng hybrid na ulap ay magkakapatong sa mga hindi hybrid na ulap ng mga atomo ng hydrogen.

Ang buo at pinaikling pormula ng istruktura ng methane ay ganap na tumutugma sa teorya ni Butlerov. Ang isang simpleng (iisang) bono ay nabuo sa pagitan ng carbon at hydrogen, samakatuwid ang mga reaksyon ng karagdagan ay hindi pangkaraniwan para sa kemikal na sangkap na ito.

Ang huling pormula ng istruktura ay ipinakita sa ibaba. Ang methane ay ang unang kinatawan ng klase ng saturated hydrocarbons; mayroon itong mga tipikal na katangian ng isang saturated alkane. Ang structural at electronic formula ng methane ay nagpapatunay sa uri ng hybridization ng carbon atom sa organic substance na ito.

Mula sa kursong kimika ng paaralan

Ang klase ng hydrocarbons na ito, kung saan ang "swamp gas" ay isang kinatawan, ay pinag-aaralan sa kursong ika-10 baitang sa mataas na paaralan. Halimbawa, ang mga bata ay inaalok ng sumusunod na gawain: "Isulat ang mga istrukturang formula ng methane." Kinakailangang maunawaan na para sa sangkap na ito lamang ang isang detalyadong pagsasaayos ng istruktura ay maaaring ilarawan ayon sa teorya ni Butlerov.

Ang pinaikling pormula nito ay magkakasabay sa molekular, na isinulat bilang CH4. Ayon sa mga bagong pamantayang pang-edukasyon ng pederal, na ipinakilala kaugnay ng muling pagsasaayos ng edukasyong Ruso, sa pangunahing kurso sa kimika, ang lahat ng mga isyu na may kaugnayan sa mga katangian ng mga klase ng mga organikong sangkap ay sinusuri.

Industrial synthesis

Batay sa methane, ang mga prosesong pang-industriya para sa isang mahalagang sangkap ng kemikal bilang acetylene ay binuo. Ang batayan ng thermal at electrical crack ay tiyak na structural formula nito. Ang methane sa panahon ng catalytic oxidation na may ammonia ay bumubuo ng hydrocyanic acid.

Ang organikong sangkap na ito ay ginagamit upang makagawa ng synthesis gas. Kapag nakikipag-ugnayan sa singaw ng tubig, ang isang pinaghalong carbon monoxide at hydrogen ay nakuha, na siyang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga saturated carbonyl compound.

Ang partikular na kahalagahan ay ang pakikipag-ugnayan sa nitric acid, na nagreresulta sa nitromethane.

Application sa anyo ng gasolina ng sasakyan

Dahil sa kakulangan ng mga likas na mapagkukunan ng hydrocarbons, pati na rin ang pag-ubos ng hilaw na materyal na base, ang isyu na may kaugnayan sa paghahanap ng mga bagong (alternatibong) mapagkukunan para sa pagkuha ng gasolina ay may partikular na kaugnayan. Ang isa sa mga opsyon na ito ay isa na naglalaman ng methane.

Isinasaalang-alang ang pagkakaiba sa density sa pagitan ng gasolina ng gasolina at ang unang kinatawan ng klase ng mga alkanes, mayroong ilang mga tampok ng paggamit nito bilang isang mapagkukunan ng enerhiya para sa mga makina ng sasakyan. Upang maiwasan ang pangangailangan na magdala ng malaking halaga ng mitein, ang density nito ay nadagdagan ng compression (sa isang presyon ng humigit-kumulang 250 atmospheres). Ang methane ay naka-imbak sa isang liquefied state sa mga cylinder na naka-install sa mga kotse.

Epekto sa kapaligiran

Napag-usapan na sa itaas na ang methane ay may epekto sa greenhouse effect. Kung ang antas ng epekto ng carbon monoxide (4) sa klima ay kumbensiyonal na kinukuha bilang isa, kung gayon ang bahagi ng "swamp gas" dito ay 23 yunit. Sa nakalipas na dalawang siglo, napagmasdan ng mga siyentipiko ang pagtaas ng dami ng nilalaman ng methane sa atmospera ng daigdig.

Sa kasalukuyan, ang tinatayang halaga ng CH4 ay tinatantya sa 1.8 ppm. Sa kabila ng katotohanan na ang figure na ito ay 200 beses na mas mababa kaysa sa pagkakaroon ng carbon dioxide, mayroong isang pag-uusap sa mga siyentipiko tungkol sa posibleng panganib na mapanatili ang init na ibinubuga ng planeta.

Dahil sa mahusay na calorific value ng "swamp gas", ginagamit ito hindi lamang bilang isang feedstock para sa synthesis ng kemikal, kundi pati na rin bilang isang mapagkukunan ng enerhiya.

Halimbawa, ang iba't ibang mga gas boiler at mga pampainit ng tubig na idinisenyo para sa mga indibidwal na sistema ng pag-init sa mga pribadong bahay at mga cottage ng bansa ay nagpapatakbo sa methane.

Ang autonomous na opsyon sa pag-init na ito ay lubhang kapaki-pakinabang para sa mga may-ari ng bahay at hindi nauugnay sa mga aksidente na sistematikong nangyayari sa mga sentralisadong sistema ng pag-init. Salamat sa isang gas boiler na tumatakbo sa ganitong uri ng gasolina, 15-20 minuto ay sapat na upang ganap na magpainit ng dalawang palapag na cottage.

Konklusyon

Ang methane, ang mga pormula ng istruktura at molekular na ibinigay sa itaas, ay isang likas na pinagmumulan ng enerhiya. Dahil sa katotohanang naglalaman lamang ito ng carbon atom at hydrogen atoms, kinikilala ng mga environmentalist ang kaligtasan sa kapaligiran ng saturated hydrocarbon na ito.

Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon (temperatura ng hangin 20 degrees Celsius, presyon 101325 Pa) ang sangkap na ito ay puno ng gas, hindi nakakalason, hindi matutunaw sa tubig.

Kapag ang temperatura ng hangin ay bumaba sa -161 degrees, ang methane ay na-compress, na malawakang ginagamit sa industriya.

Nakakaapekto ang methane sa kalusugan ng tao. Ito ay hindi isang nakakalason na sangkap, ngunit itinuturing na isang asphyxiating gas. Mayroong kahit na pinakamataas na pamantayan (mga maximum na limitasyon sa konsentrasyon) para sa nilalaman ng kemikal na ito sa atmospera.

Halimbawa, ang trabaho sa mga minahan ay pinahihintulutan lamang sa mga kaso kung saan ang halaga nito ay hindi lalampas sa 300 milligrams kada metro kubiko. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga tampok na istruktura ng organikong sangkap na ito, maaari nating tapusin na ang mga kemikal at pisikal na katangian nito ay katulad ng lahat ng iba pang mga kinatawan ng klase ng saturated (saturated) hydrocarbons.

Sinuri namin ang mga istrukturang formula at spatial na istraktura ng mitein. na nagsisimula sa "swamp gas" ay may pangkalahatang molecular formula C n H 2n+2 .

Physico-chemical properties ng methane.

Mapanganib na mga dumi sa aking hangin

Ang mga nakakalason na dumi ng hangin ng minahan ay kinabibilangan ng carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfur dioxide at hydrogen sulfide.

Carbon monoxide (CO) – isang walang kulay, walang lasa at walang amoy na gas na may tiyak na gravity na 0.97. Nasusunog at sumasabog sa mga konsentrasyon mula 12.5 hanggang 75%. Temperatura ng pag-aapoy, sa konsentrasyon na 30%, 630-810 0 C. Napakalason. Nakamamatay na konsentrasyon - 0.4%. Ang pinahihintulutang konsentrasyon sa paggawa ng minahan ay 0.0017%. Ang pangunahing tulong para sa pagkalason ay artipisyal na paghinga na may sariwang hangin.

Kabilang sa mga pinagmumulan ng carbon monoxide ang mga pagpapasabog, panloob na mga makina ng pagkasunog, sunog sa minahan, at mga pagsabog ng methane at coal dust.

Nitrogen oxides (NO)- magkaroon ng isang kayumanggi na kulay at isang katangian ng masangsang na amoy. Napakalason, na nagiging sanhi ng pangangati ng mauhog lamad ng respiratory tract at mata, at pulmonary edema. Ang nakamamatay na konsentrasyon, para sa panandaliang paglanghap, ay 0.025%. Ang maximum na nilalaman ng nitrogen oxides sa minahan ng hangin ay hindi dapat lumampas sa 0.00025% (sa mga tuntunin ng dioxide - NO 2). Para sa nitrogen dioxide - 0.0001%.

Sulfur dioxide (SO 2)– walang kulay, na may malakas na nakakainis na amoy at maasim na lasa. 2.3 beses na mas mabigat kaysa sa hangin. Napakalason: nakakairita sa mauhog lamad ng respiratory tract at mata, nagiging sanhi ng pamamaga ng bronchi, pamamaga ng larynx at bronchi.

Ang sulfur dioxide ay nabuo sa panahon ng pagsabog (sa mga sulfurous na bato), sunog, at inilalabas mula sa mga bato.

Ang maximum na nilalaman sa minahan ng hangin ay 0.00038%. Ang konsentrasyon na 0.05% ay nagbabanta sa buhay.

Hydrogen sulfide (H 2 S)- isang walang kulay na gas na may matamis na lasa at amoy ng bulok na itlog. Specific gravity – 1.19. Ang hydrogen sulfide ay nasusunog at sumasabog sa isang konsentrasyon na 6%. Napakalason, nakakainis sa mauhog lamad ng respiratory tract at mata. Nakamamatay na konsentrasyon - 0.1%. Ang first aid para sa pagkalason ay artipisyal na paghinga na may sariwang batis, paglanghap ng chlorine (gamit ang panyo na binasa sa bleach).

Ang hydrogen sulfide ay inilabas mula sa mga bato at mineral spring. Ito ay nabuo sa panahon ng pagkabulok ng mga organikong bagay, sunog sa minahan at mga operasyon ng pagsabog.

Ang hydrogen sulfide ay lubos na natutunaw sa tubig. Dapat itong isaalang-alang kapag ang mga tao ay lumipat sa mga inabandunang trabaho.

Ang pinahihintulutang nilalaman ng H 2 S sa hangin ng minahan ay hindi dapat lumampas sa 0.00071%.

Lektura 2

Methane at mga katangian nito

Ang methane ay ang pangunahing, pinakakaraniwang bahagi ng firedamp. Sa panitikan at sa pagsasanay, ang mitein ay kadalasang nakikilala sa firedamp gas. Sa bentilasyon ng minahan ang gas na ito ay tumatanggap ng pinaka-pansin dahil sa mga katangian nitong sumasabog.

Physico-chemical properties ng methane.

Methane (CH 4)– isang gas na walang kulay, lasa at amoy. Densidad – 0.0057. Ang methane ay hindi gumagalaw, ngunit, ang pag-displace ng oxygen (nagaganap ang displacement sa sumusunod na proporsyon: 5 unit ng volume ng methane ang pumapalit sa 1 unit ng volume ng oxygen, i.e. 5:1), maaari itong magdulot ng panganib sa mga tao. Nag-aapoy ito sa temperaturang 650-750 0 C. Ang methane ay bumubuo ng nasusunog at sumasabog na pinaghalong may hangin. Kapag nakapaloob sa hangin hanggang sa 5-6% ito ay nasusunog sa isang pinagmumulan ng init, mula 5-6% hanggang 14-16% ito ay sumasabog, higit sa 14-16% ay hindi ito sumasabog. Ang pinakamalaking puwersa ng pagsabog ay nasa konsentrasyon na 9.5%.

Ang isa sa mga katangian ng mitein ay ang pagkaantala ng flash pagkatapos makipag-ugnay sa pinagmulan ng ignisyon. Ang oras ng pagkaantala ng flash ay tinatawag pasaklaw panahon. Ang pagkakaroon ng panahong ito ay lumilikha ng mga kundisyon para maiwasan ang mga paglaganap sa panahon ng mga pagpapasabog gamit ang mga safety explosives (HE).

Ang presyon ng gas sa lugar ng pagsabog ay humigit-kumulang 9 na beses na mas mataas kaysa sa paunang presyon ng pinaghalong gas-air bago ang pagsabog. Ito ay maaaring magdulot ng presyon ng hanggang 30 sa at mas mataas. Ang iba't ibang mga hadlang sa mga gawain (constrictions, protrusions, atbp.) ay nag-aambag sa pagtaas ng presyon at pagtaas ng bilis ng pagpapalaganap ng blast wave sa mga gawaing minahan.

Ipinapakita ng talahanayan density ng methane sa iba't ibang temperatura, kabilang ang density ng gas na ito sa ilalim ng normal na mga kondisyon (sa 0°C). Ang mga thermophysical na katangian nito at mga katangian ng iba pang methane gas ay ibinibigay din.

Ang mga sumusunod ay ipinakita Mga thermophysical na katangian ng methane gas: koepisyent ng thermal conductivity λ , η , numero ng Prandtl Sinabi ni Pr, kinematic lagkit ν , mass specific na kapasidad ng init C p, ratio ng kapasidad ng init (adiabatic exponent) k, koepisyent ng thermal diffusivity a at density ng methane gases ρ . Ang mga katangian ng mga gas ay ibinibigay sa normal na presyon ng atmospera depende sa temperatura - sa saklaw mula 0 hanggang 600 ° C.

Kasama sa mga methane gas ang mga hydrocarbon na may kabuuang formula C n H 2n+2 gaya ng: methane CH 4, ethane C 2 H 6, butane C 4 H 10, pentane C 5 H 12, hexane C 6 H 14, heptane C 7 H 16, octane C 8 H 18. Tinatawag din silang methane homologous series.

Densidad ng mga methane gas habang tumataas ang kanilang temperatura, bumababa ito dahil sa thermal expansion ng gas. Ang likas na katangian ng pag-asa ng density sa temperatura ay tipikal din. Dapat ding tandaan na ang density ng methane gas ay tumataas habang ang bilang ng carbon at hydrogen atoms sa molekula ng gas ay tumataas (mga numero n sa formula C n H 2n+2).

Ang pinakamagaan na gas na isinasaalang-alang sa talahanayan ay methane - Ang density ng methane sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 0.7168 kg/m3. Lumalawak ang methane kapag pinainit at nagiging hindi gaanong siksik. Kaya, halimbawa, sa mga temperatura na 0°C at 600°C, ang density ng methane ay nag-iiba ng humigit-kumulang 3 beses.

Thermal conductivity ng methane gases bumababa sa pagtaas ng bilang n sa formula C n H 2n+2. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, nag-iiba ito sa hanay mula 0.0098 hanggang 0.0307 W/(m deg). Ayon sa datos sa talahanayan ay sumusunod na Ang mga gas tulad ng methane ay may pinakamataas na thermal conductivity.— ang thermal conductivity coefficient nito, halimbawa sa 0°C, ay katumbas ng 0.0307 W/(m deg).

Ang pinakamababang thermal conductivity (0.0098 W/(m deg) sa 0°C) ay katangian ng octane gas. Dapat pansinin na kapag ang mga methane gas ay pinainit, ang kanilang thermal conductivity ay tumataas.

Ang tiyak na mass heat capacity ng mga gas na kasama sa homologous series ng methane ay tumataas kapag pinainit. Ang kanilang mga katangian tulad ng lagkit at thermal diffusivity ay tumataas din sa halaga.