Methan

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Methan
Strukturní vzorec
Strukturní vzorec
Tyčinkový model
Tyčinkový model
Kalotový model
Kalotový model
Obecné
Systematický název methan
Triviální název bahenní plyn
Ostatní názvy metan
Sumární vzorec CH4
Vzhled bezbarvý plyn
Registrační číslo CAS
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) 200-812-7
Indexové číslo 601-001-00-4
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. V automobilové dopravě se používá jako pohonná látka pod označením CNG (Compressed Natural Gas).

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]

Historická atmosferická koncentrace metanu a oxidu uhličitého během posledních dob ledových
V posledních letech se nárůst atmosférického metanu zpomalil

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 oproti tomu asi 9× 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]