V pátek 26. dubna 2024 úderem 22 hodiny začíná naše nová
a opravdu velká série soutěží o nejlepší webovou stránku !!
Proto neváhejte a začněte hned zítra soutěžit o lákavé ceny !!

Methan

Z Multimediaexpo.cz

(Rozdíly mezi verzemi)
m (1 revizi)
(+ Vylepšení)
 
Řádka 33: Řádka 33:
  |Reaktivita=0
  |Reaktivita=0
  |Ostatní rizika=}}
  |Ostatní rizika=}}
-
}}
+
}}[[Soubor:Methan_geom2.PNG|thumb|280px|Geometrie molekuly methanu. Červenými linkami naznačen opsaný čtyřstěn.]]
-
[[Soubor:Methan_geom2.PNG|thumb|right|300px|Geometrie molekuly methanu. Červenými linkami naznačen opsaný čtyřstěn.]]
+
[[Soubor:Ch4 hybridization.png|thumb|280px|3D model methanu]]
-
[[Soubor:Ch4-hybridisation.png|right|frame|3D model methanu s vyznačenými [[hybridizace orbitalů|hybridizovanými]] orbitaly sp<sup>3</sup>.]]
+
'''Methan''' (mimo chemii dle [[PČP]] '''metan''') neboli podle systematického názvosloví '''karban''' je nejjednodušší [[alkany|alkan]] a&nbsp;tedy&nbsp;i nejjednodušší [[uhlovodíky|uhlovodík]] vůbec. Při pokojové teplotě je to netoxický [[plyn]] bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch (relativní hustota 0,55 při 20&nbsp;°C).
-
'''Methan''' (mimo chemii dle [[PČP]] '''metan''') neboli podle systematického názvosloví '''karban''' je nejjednodušší [[alkany|alkan]] a tedy i nejjednodušší [[uhlovodíky|uhlovodík]] vůbec. Při pokojové teplotě je to netoxický [[plyn]] bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch (relativní hustota 0,55 při 20&nbsp;°C).
+
== Příprava ==
== Příprava ==
Hlavním zdrojem methanu je přírodní surovina [[zemní plyn]]. Přímá příprava sloučením [[uhlík]]u s [[vodík]]em 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]]
Hlavním zdrojem methanu je přírodní surovina [[zemní plyn]]. Přímá příprava sloučením [[uhlík]]u s [[vodík]]em 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]]
Řádka 57: Řádka 56:
: CHCl<sub>3</sub> + Cl<sub>2</sub> → CCl<sub>4</sub> + HCl.
: CHCl<sub>3</sub> + Cl<sub>2</sub> → CCl<sub>4</sub> + HCl.
Podobně reaguje i s jinými [[halogen]]y. Jinak je málo reaktivní.
Podobně reaguje i s jinými [[halogen]]y. Jinak je málo reaktivní.
-
;Dokonalé hoření methanu
+
; Dokonalé hoření methanu
CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O
CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O
-
;Nedokonalé hoření methanu
+
{{RIGHTTOC}}
 +
; Nedokonalé hoření methanu
CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> → 2H<sub>2</sub>O + C
CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> → 2H<sub>2</sub>O + C
nebo 2CH<sub>4</sub> + 3O<sub>2</sub> → 4H<sub>2</sub>O + 2CO
nebo 2CH<sub>4</sub> + 3O<sub>2</sub> → 4H<sub>2</sub>O + 2CO
Řádka 101: Řádka 101:
V chemickém průmyslu se používá především k výrobě [[oxid uhličitý|oxidu uhličitého]] spalováním se vzduchem a při neúplném spalování k výrobě sazí, používaných jako plnidlo a barvivo v gumárenském průmyslu.
V chemickém průmyslu se používá především k výrobě [[oxid uhličitý|oxidu uhličitého]] spalováním se vzduchem a při neúplném spalování k výrobě sazí, používaných jako plnidlo a barvivo v gumárenském průmyslu.
== Ekologické účinky ==
== Ekologické účinky ==
-
Vzhledem k tomu, že silně absorbuje [[infračervené záření]], patří mezi významné [[skleníkový plyn|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).<ref group=pozn.>
+
Vzhledem k tomu, že silně absorbuje [[infračervené záření]], patří mezi významné [[Skleníkové plyny|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).<ref group=pozn.>
-
  Pro přehled účinnosti skleníkových plynů viz tabulka v hesle [[Skleníkový plyn]]
+
  Pro přehled účinnosti skleníkových plynů viz tabulka v hesle [[Skleníkové plyny]]
</ref>
</ref>
Řádka 120: Řádka 120:
-
{{Commonscat|Methane}}{{Fosilní paliva}}{{Článek z Wikipedie}}
+
{{Flickr|Methane}}{{Commonscat|Methane}}{{Fosilní paliva}}{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Alkany]]
[[Kategorie:Alkany]]
[[Kategorie:Bioplyn]]
[[Kategorie:Bioplyn]]
[[Kategorie:Zemní plyn]]
[[Kategorie:Zemní plyn]]
[[Kategorie:Skleníkové plyny]]
[[Kategorie:Skleníkové plyny]]

Aktuální verze z 20. 10. 2018, 16:41

Geometrie molekuly methanu. Červenými linkami naznačen opsaný čtyřstěn.
3D model methanu

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

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

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 chlórem, je-li reakce iniciována prudkým zahřátím. Za normální teploty probíhá pomalu čtyřstupňově za vzniku chlorovaných derivátů methanu

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl,
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl,
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl,
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + 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

Methan se přirozeně vyskytuje na Zemi:

Přítomnost ve vesmíru

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

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

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.

Ekologické účinky

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]

Poznámky

  1. ↑ Pro přehled účinnosti skleníkových plynů viz tabulka v hesle Skleníkové plyny

Reference

  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.  

Literatura

  • Ibler Z. a kol.: Energetika technický průvodce, 2002 BEN - technická literatura, ISBN 80-7300-026-1

Související články

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Methan
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Methan


Citováno z „http://www.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Methan“