Химические свойства метана, формула, плотность, горение газа, молярная масса, применение в промышлен 1

Свойства метана; физико-химическая основа молекулы

Строение

Молекула метана представляет собой тетраэдр, в середине которого находится углерод, соединённый простыми (одинарными) σ-связями с атомами водорода. Строение и свойства молекулы метана важны для понимания всей органической химии, так как большинство органических соединений содержит метильные группы -СН2.

Рис. 1. Строение молекулы метана.

Метан образует гомологический ряд алканов. Каждый последующий гомолог отличается от предыдущего на одну группу -СН2.

Получение

Метан – распространённый газ во Вселенной. Он находится в природном и попутном газе, образуется на дне морей, выделяется как конечный продукт жизнедеятельности кишечных бактерий. Метан входит в состав атмосферы планет-гигантов. На поверхности Титана – спутника Сатурна – находятся этан-метановые озёра и реки.

Рис. 2. Спутник Титан.

В промышленности метан выделяют из природного газа и получают при коксовании (прокаливании) каменного угля.

В лаборатории метан образуется при нагревании сухого гидроксида натрия с уксусной кислотой, а также при плавлении ацетата с гидроксидом натрия:

  • 2NaOH + CH3COOH → Na2CO3 + H2O + CH4;
  • CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3.

Впервые метан обнаружил на болотах физик Алессандро Вольта в 1776 году. Два года спустя он выделил из болотного газа чистый метан.

Свойства

Основные физические свойства:

  • легче воздуха;
  • без запаха и вкуса;
  • плохо растворяется в воде;
  • молекулярная масса – 16;
  • температура плавления – -182,49°С;
  • температура кипения – -161,56°С;
  • температура вспышки – 87,8°С;
  • температура самовоспламенения – 537,8°С.

Метан определяет физико-химические свойства гомологического ряда алканов. При обычных условиях метан и его гомологи малоактивны и вступают в реакции под действием высокой температуры и катализатора. Дополнительные условия необходимы для расщепления связи С-Н.

Основные реакции метана:

Рис. 3. Горение метана.

Концентрация метана в воздухе более 4 % взрывоопасна. Поэтому метану специально придают запах, смешивая газ с тиолами, содержащими серу. Это помогает контролировать утечку бытового газа.

Что мы узнали?

Метан – простейший представитель класса алканов, образующий гомологический ряд. Это бесцветный горючий газ, выделяемый из природного газа и получаемый при коксовании угля. Метан используется в качестве топлива. При высокой температуре самовоспламеняется. Газ подвержен нитрованию, галогенированию, сульфохлорированию, окислению под действием катализатора, водяного пара, горения, а также крекингу, используемого в переработке нефти.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 134.

Не понравилось? — Напиши в комментариях, чего не хватает.

Содержание

  1. Строение
  2. Получение
  3. Свойства
  4. Что мы узнали?

Бонус

  • Тест по теме
  • Строение атома углерода
  • Углеводы
  • Функции углеводов
  • Строение углеводов
  • Предельные углеводороды
  • Химические свойства алкенов
  • Получение алкенов
  • Гомологический ряд алканов
  • Физические свойства алканов
  • Применение алканов
  • Получение алканов
  • Номенклатура алканов
  • Предельные углеводороды
  • Природные источники углеводородов
  • Ароматические углеводороды
  • Гомологи бензола
  • Переработка нефти
  • Диеновые углеводороды
  • Гетероциклические соединения Свойства метана
  • Химические свойства алкадиенов
  • Физические свойства алкадиенов
  • Виды изомерии
  • Изомерия алканов
  • Межклассовая изомерия
  • Предельные и непредельные углеводороды
  • Бензол
  • Гомологи бензола
  • Изомерия алкенов
  • Химические свойства карбоновых кислот

показать все

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

  1. 1. Андрей Костяков 1,399
  2. 2. Даниил Юраков 354
  3. 3. Ваня Епишко 314
  4. 4. Игорь Проскуренко 247
  5. 5. Александр С 245
  6. 6. Дина Тагирова 228
  7. 7. Вика Грицман 205
  8. 8. Андрей Юшин 174
  9. 9. Камилла Давлятова 148
  10. 10. Ирина Зверева 141
  1. 1. Кристина Волосочева 19,120
  2. 2. Ekaterina 18,721
  3. 3. Юлия Бронникова 18,580
  4. 4. Darth Vader 17,856
  5. 5. Алина Сайбель 16,787
  6. 6. Мария Николаевна 15,775
  7. 7. Лариса Самодурова 15,735
  8. 8. Liza 15,165
  9. 9. TorkMen 14,876
  10. 10. Игорь Проскуренко 13,697
Читайте также:  Как оформить право на бесплатную парковку для инвалидов Фонд; Без Барьеров

Самые активные участники недели:

  • 1. Виктория Нойманн — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Bulat Sadykov — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Дарья Волкова — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

  • 1. Наталья Старостина — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Николай З — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Давид Мельников — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Плотность метана. Свойства газов метанового ряда CnH2n+2

В таблице указана плотность метана при различных температурах, включая плотность этого газа при нормальных условиях (при 0°С). Также приведены его теплофизические свойства и характеристики других газов метанового ряда.

Представлены следующие теплофизические свойства газов метанового ряда: коэффициент теплопроводности λ, динамическая вязкость η, число Прандтля Pr, кинематическая вязкость ν, массовая удельная теплоемкость Cp, отношение теплоемкостей (показатель адиабаты) k, коэффициент температуропроводности a и плотность газов метанового ряда ρ. Свойства газов даны при нормальном атмосферном давлении в зависимости от температуры — в интервале от 0 до 600°С.

К газам метанового ряда относятся углеводороды с брутто-формулой CnH2n+2 такие, как: метан CH4, этан C2H6, пропан C3H8, бутан C4H10, пентан C5H12, гексан C6H14, гептан C7H16, октан C8H18. Их еще называют гомологический ряд метана.

Плотность газов метанового ряда при увеличении их температуры снижается из-за теплового расширения газа. Такой характер зависимости плотности от температуры свойственен и многим другим газам. Следует также отметить, что плотность газов метанового ряда растет по мере увеличения количества атомов углерода и водорода в молекуле газа (числа n в формуле CnH2n+2).

Наиболее легким газом из рассмотренных в таблице является метан — плотность метана при нормальных условиях равна 0,7168 кг/м 3 . Метан при нагревании расширяется и становиться менее плотным. Так, например при температуре 0°С и 600°С, плотность метана отличается приблизительно в 3 раза.

Теплопроводность газов метанового ряда снижается при увеличении числа n в формуле CnH2n+2. При нормальных условиях она изменяется в диапазоне от 0,0098 до 0,0307 Вт/(м·град). По данным в таблице следует, что наибольшей теплопроводностью обладает такой газ, как метан — его коэффициент теплопроводности, например при 0°С, равен 0,0307 Вт/(м·град).

Наименьшая теплопроводность (0,0098 Вт/(м·град) при 0°С) свойственна газу октану. Следует отметить, что при нагревании газов метанового ряда их теплопроводность увеличивается.

Удельная массовая теплоемкость газов, входящих в гомологический ряд метана при нагревании увеличивается. Также увеличивают свои значения такие их свойства, как вязкость и температуропроводность.

Метан, получение, свойства, химические реакции

Метан, получение, свойства, химические реакции.

Метан, CH4 – простейший по составу предельный углеводород, органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе, в рудничном и болотном газах. Растворен в нефти, в пластовых и поверхностных водах. В твердом состоянии встречается в виде газогидратов.

Читайте также:  Сравниваем Haval H9, Toyota Fortuner и Mitsubishi Pajero Sport ТО-Авто

Метан, формула, газ, характеристики:

Метан (лат. methanum) – простейший по составу предельный углеводород, органическое вещество класса алканов , состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода.

Химическая формула метана CH4, рациональная формула CH4. Изомеров не имеет.

Метан – в обычных условиях лёгкий бесцветный газ, без вкуса и запаха. Однако в метан, используемый в качестве технического газа, могут добавляться одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах для предупреждения его утечки.

Метан – это основной компонент природного газа.

Является одним из парниковых газов. Его вклад в парниковый эффект составляет 4-9 %.

В природе содержится в природном газе , добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе . Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа. Также содержится в рудничном и болотном газах (отсюда произошли другие названия метана – болотный или рудничный газ), свалочном газе .

В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, на дне прудов и стоячих вод, где он образуется при разложении растительных остатков без доступа воздуха, в кишечнике жвачных животных, биореакторах, биогазовых установках и пр.) образуется биогенно в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.

В растворенном виде содержится в нефти, в пластовых и поверхностных водах. При переработке нефти метан выделяют отдельно для дальнейшего использования.

Помимо газообразного состояния в природе встречается еще и в твердом состоянии на дне морей, океанов и в зоне вечной мерзлоты в виде метаногидратов ( гидратов природного газа ), именуемых «горючий лёд».

Пожаро- и взрывоопасен.

Почти не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Метан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Физические свойства метана:

Наименование параметра: Значение:
Цвет без цвета
Запах без запаха
Вкус без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) газ
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 0,6682
Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 0,7168
Плотность (при -164,6 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 415
Температура плавления, °C -182,49
Температура кипения, °C -161,58
Температура самовоспламенения, °C 537,8
Критическая температура*, °C -82,4
Критическое давление, МПа 4,58
Критический удельный объём, м 3 /кг 0,0062
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных от 4,4 до 17,0
Удельная теплота сгорания, МДж/кг 50,1
Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) 0,0302
Коэффициент теплопроводности (при 50 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) 0,0361
Молярная масса, г/моль 16,04
Растворимость в воде, г/кг 0,02

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства метана:

Метан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства метана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

  1. 1. конверсия метана в синтез-газ:
Читайте также:  Новый дублер Кутузовского проспекта - Moscow City Guide

CH4 + H2O → CО + 3H2 (kat = Ni/Al2O3 при t o = 800-900 о С или без катализатора при t o = 1400-1600 о С).

Образующийся в результате реакции синтез-газ может быть использован для последующих синтезов метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

  1. 2. галогенирование метана:

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы метана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный метил CH3·, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома :

Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH4 + Br· → CH3· + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH3· + Br· → CH3Br; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование метана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

Галогенирование будет происходить и далее пока, не будут замещены все атомы водорода .

  1. 3. нитрование метана:
  1. 4. окисление (горение) метана:

При избытке кислорода:

Горит голубоватым пламенем.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа в различном виде, в т.ч. в виде графена , фуллерена и пр.) либо их смесь.

  1. 5. сульфохлорирование метана:
  1. 6. сульфоокисление метана:
  1. 7. разложение метана:

CH4 → C + 2H2 (при t o > 1000 о С).

  1. 8. дегидрирование метана:
  1. 9. каталитическое окисление метана:

В реакциях каталитического окисления метана могут образовываться спирты, альдегиды, карбоновые кислоты.

2CH4 + O2 → 2CН3OH (при t o = 200 о С, kat); – образуется метанол;

CH4 + O2 → НCНO + H2O (при t o = 200 о С, kat); – образуется формальдегид;

2CH4 + 3O2 → 2НCOОН + H2O (при t o = 200 о С, kat); – образуется муравьиная кислота.

Получение метана в промышленности и в лаборатории. Химические реакции – уравнения получения метана:

Так как метан в большом количестве встречается в природе. Например, содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов , его, как правило, не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа , ПНГ и нефти при перегонке. Кроме того, его получают из метаногидратов (гидратов природного газа), в процессе эксплуатации биогазовых установок и пр.

Метан в промышленных и лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. газификации твердого топлива:

C + 2H2 → CH4 + H2O (повышенное давление и t o , kat = Ni, Mo или без катализатора).

  1. 2. синтеза Фишера-Тропша:

CО + 3H2 → CH4 (kat = Ni, t o = 200-300 о С);

  1. 3. реакции взаимодействия оксида углерода (IV) и водорода:
  1. 4. гидролиза карбида алюминия:
  1. 5. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

Применение и использование метана:

– как топливо для автомобилей, судов, газовых плит, печей, паяльных ламп, зажигалок и пр. бытовых приборов;

– как сырье в химической промышленности для проведения реакций органического синтеза.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

как получить метан этилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество хлорметан метанол кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение метана
напишите уравнение реакций метан

Ссылка на основную публикацию
Характеристики Лада Веста — основые ТТХ автомобиля
Тонкости и характеристики Весты которые знают не все Лада Веста одна из удачных моделей ваза. Это название общее для нескольких...
Форум KIA Rio 4 (2020-2021) — страница 1
Вибрации и биение руля в чем причины и как с ними справиться Если даже на такие часто встречающиеся явления, как...
Форум KIA Sportage 3 (SL) — страница 26
Стук в задней подвеске KIA Sportage 3 — logbook KIA Sportage White on DiabloArea Диабло Не можем найти VIN номер...
Характеристики мотора 11186
Гнет ли клапана на Лада Калина 2 (второго поколения) Многие думают об этой проблеме. Есть мнение, что клапаны на Лада...
Adblock detector