главная > справочник > химическая энциклопедия:

Метан

Метан (рудничный, болотный газ) СН₄, молекулярная масса 16,04; бесцветный газ без запаха; температура плавления -182,48 °С, температура кипения -161,49 °С: d₄^-164 0,415; t_крит -82,4°С, p_крит 4,6 МПа, d_крит 160,4 кг/м³; С⁰_p 2,22кДж/(кг^.К); DH⁰_исп 8,22 кДж/моль, DH⁰_обр -84,9 кДж/моль, DH⁰_сгор -882 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 186,2 Дж/(моль^.К); DG⁰_обр - 50,6 кДж/моль. Растворимость в воде (г в 100 мл): 0,005563, 0,003308 и 0,00170 соотв. при 0, 20 и 100 °С; растворим в этаноле, эфире, ССl₄, в углеводородах. Молекула метана имеет тетраэдрическое строение (sp -гибридизация углеродного атома).

Метан-первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов. наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800-900 °С или без катализатора при 1400-1600 °С; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола. углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов. Некоторые характерные для метана реакции приведены на схеме:

Разрабатываются реакции окислительной дегидроизомеризации метана в этилен и дрeubt 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 (метанового) брожения целлюлозы (болотный газ, биогаз). Метан составляет основу атмосферы ряда планет - Сатурна, Юпитера и его спутника Титана.

В промышленности метан выделяют из природного или крекинг-газа низкотемпературной дистилляцией или адсорбцией на цеолитах, может быть получен также гидрированием СО и СО₂ на катализаторе при 200-300 °С. В лабораторных 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 промышленности его применяют для получения синтез-газа, водорода, ацетилена, технического углерода, HCN, метил- и метиленхлоридов, СНСl₃, ССl₄, CH₃NO₂, фреонов.

С воздухом метан образует взрывоопасные смеси, что является основной причиной взрывов на угольных шахтах. Т. всп. -187,9 °С, т. самовоспламенения 537,8 °С, КПВ 5-15%. метан нетоксичен, ПДК 300 мг/м³.