Methan

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Methan
Strukturní vzorecTyčinkový modelKalotový model
Obecné
Systematický název methan
Triviální název bahenní plyn
Ostatní názvy metan
Sumární vzorec CH4
Vzhled bezbarvý plyn
Identifikace
Vlastnosti
Molární hmotnost 16,042 6 g/mol
Teplota tání −182,5 °C
Teplota varu −161,6 °C
Hustota 0,676 kg/m3 (plyn, 21 °C, 1 013 hPa)
0,422 62 g/cm3 (kapalina, −161,6 °C, 1 013 hPa)
Kritická teplota Tk -82,7 °C
Kritický tlak pk 4,596 MPa
Rozpustnost ve vodě 0,22 mg/l (20 °C)
Dipólový moment 0
Bezpečnost
Extrémně hořlavý
Extrémně hořlavý
(F+)
R-věty R12
S-věty (S2) S9 S16 S33

GHS02 – hořlavé látky
GHS02

GHS04 – plyny pod tlakem
GHS04

H-věty H220
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
1
0
Teplota vzplanutí -188 °C
Teplota vznícení 600 °C
Meze výbušnosti 5-15 %
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Geometrie molekuly methanu. Červenými linkami naznačen opsaný čtyřstěn.
3D model methanu s vyznačenými hybridizovanými orbitaly sp3.

Methan (mimo chemii dle PČP metan) neboli podle systematického názvosloví karban je nejjednodušší alkan a tedy i nejjednodušší uhlovodík vůbec. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch (relativní hustota 0,55 při 20 °C).

Příprava[editovat | editovat zdroj]

Hlavním zdrojem methanu je přírodní surovina zemní plyn. Přímá příprava sloučením uhlíku s vodíkem je prakticky nemožná, vzhledem k tomu, že by uhlík musel být nejprve převeden do plynného stavu. Teoreticky však lze methan připravit dvoustupňovou syntézou přes sirouhlík

C + 2 S → CS2,

který pak reakcí se sulfanem (sirovodíkem) a mědí dá methan

CS2 + 2 H2S + 8 Cu → CH4 + 4 Cu2S.

Jinou možností je reakce karbidu hliníku s vodou

Al4C3 + 12 H2O → 3 CH4 + 4 Al(OH)3.

Laboratorně se dá připravit žíháním směsi octanu sodného s hydroxidem sodným (natronovým vápnem)

CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Molekula methanu má symetrii pravidelného čtyřstěnu (bodová grupa symetrie Td), v jehož těžišti se nachází uhlíkový atom a v jehož vrcholech se nacházejí vodíkové atomy. Díky této vysoké symetrii je celkově molekula methanu nepolární, přestože vazby H–C slabou polaritu vykazují.

Methan může reagovat explozivně s kyslíkem

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O.

Bod samozážehu je sice velmi vysoký (595 °C, teplota vznícení při koncentraci 8,5 % je 537  °C), ale stačí např. elektrická jiskra nebo otevřený plamen a směs methanu se vzduchem může být přivedena k výbuchu (minimální iniciační energie je 0,28 mJ). Přitom meze výbušnosti jsou značně velké, od 4,4 do 15 objemových procent. Proto je nezbytně nutné průběžně sledovat koncentraci methanu (důlního plynu) v uhelných dolech, aby se předešlo katastrofám. Podobně prudce může methan reagovat i s plynným chlorem, je-li reakce iniciována prudkým zahřátím. Za normální teploty probíhá pomalu čtyřstupňově za vzniku chlorovaných derivátů methanu

CH4 + Cl2CH3Cl + HCl,
CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HCl,
CH2Cl2 + Cl2CHCl3 + HCl,
CHCl3 + Cl2CCl4 + HCl.

Podobně reaguje i s jinými halogeny. Jinak je málo reaktivní.

Dokonalé hoření methanu

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Nedokonalé hoření methanu

CH4 + O2 → 2H2O + C

nebo 2CH4 + 3O2 → 4H2O + 2CO

Výskyt v přírodě[editovat | editovat zdroj]

Methan se přirozeně vyskytuje na Zemi:

Přítomnost ve vesmíru[editovat | editovat zdroj]

Ve vesmíru byl nalezen v plynných mračnech v mezihvězdném prostoru.

Dále pak je součástí atmosfér velkých planet (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) sluneční soustavy. V pevném stavu je součástí tzv. ledových měsíců velkých planet a tvoří zřejmě nezanedbatelnou část hmoty transneptunických těles, případně je vysrážen ve formě ledu nebo jinovatky na jejich povrchu (např. Pluto). Byl také prokázán v komách komet.

Původ na Zemi[editovat | editovat zdroj]

Na Zemi pochází asi 90% metanu z produkce živých organismů, menší část je způsobena geologickými aktivitami (např. tavením magmatu).

Ve vesmíru však bez dalších podkladů nelze původ metanu prokázat.[1] Zprávy některých médií, které z objevu metanu usuzují na existenci života ve vesmíru, jsou proto považovány za nepodložené.[2]

Použití[editovat | editovat zdroj]

Hlavní oblastí použití methanu je energetika, kde slouží ve směsi s jinými uhlovodíky jako plynné palivo.

Experimentálně byl kapalný methan použit ve směsi s kapalným kyslíkem jako pohonná látka v raketových motorech.

V chemickém průmyslu se používá především k výrobě oxidu uhličitého spalováním se vzduchem a při neúplném spalování k výrobě sazí, používaných jako plnidlo a barvivo v gumárenském průmyslu. Pyrolýzou (tepelným rozkladem) za nepřístupu vzduchu se vyrábí ethyn (acetylen) a vodík.

Ekologické účinky[editovat | editovat zdroj]

Vzhledem k tomu, že silně absorbuje infračervené záření, patří mezi významné skleníkové plyny zvyšující teplotu zemské atmosféry (je přibližně 20× účinnější než oxid uhličitý),jeho obsah v atmosféře je asi devětkrát menší než u oxidu uhličitého (0,004% methanu a 0,037% oxidu uhličitého).[pozn. 1] Produkují ho hlavně mokřady, pak hospodářská zvířata a dále méně průmysl a skládky.[3]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. Pro přehled účinnosti skleníkových plynů viz tabulka v hesle Skleníkový plyn

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. BRANDEJSKÁ, Anna. Vědci znovu objevili metan na Marsu, mohl by znamenat život [online]. iDnes, 2009-01-15, [cit. 2009-01-18]. Dostupné online.  
  2. KUBALA, Petr. Metan na Marsu není téma pro bulvár [online]. Česká astronomická společnost, 200-01-16, [cit. 2009-01-18]. Dostupné online.  
  3. http://www.osel.cz/index.php?clanek=7686 - Dobytek otepluje Zemi více, než ropný těžařský průmysl s plynárenským dohromady

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu