Methan

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Methan
Obecné
Systematický název	methan
Triviální název	bahenní plyn
Ostatní názvy
Latinský název
Anglický název
Německý název
Funkční vzorec
Sumární vzorec	CH4
Vzhled	nezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	74-82-8
Registrační číslo EINECS
PubChem	{{{PubChem}}}
ChEBI	{{{ChEBI}}}
SMILES
InChI
Vlastnosti
Molární hmotnost	16,0426 g/mol
Molární koncentrace cM
Teplota tání	−182,5 °C
Teplota varu	−161.6 °C
Teplota sublimace
Teplota rozkladu
Teplota změny krystalové modifikace
Teplota skelného přechodu
Hustota	0,676 kg/m³ (plyn, 21 °C, 1013 hPa) 0,42262 g/cm³ (kapalina, −161,6 °C, 1013 hPa)
Viskozita
Dynamický viskozitní koeficient
Kinematický viskozitní koeficient
Index lomu
Tvrdost
Kritická teplota	-82,7 °C
Kritický tlak	4,596 MPa
Kritická hustota
Disociační konstanta pKa
Disociační konstanta pKb
Rozpustnost ve vodě	0,22 mg/l (20 °C)
Rozpustnost v polárních rozpouštědlech
Rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech
Součin rozpustnosti
Teplota hoření
Meze výbušnosti	5-15%
Relativní permitivita
Tlak páry
Van der Waalsova konstanta pro stavovou rovnici
Izoelektrický bod
Součinitel elektrické vodivosti
Součinitel tepelné vodivosti
Součinitel elektrického odporu
Součinitel délkové roztažnosti
Součinitel objemové roztažnosti
Měrná vodivost
Měrný elektrický odpor
Ionizační energie
Povrchové napětí
Průměrný výskyt
Rychlost zvuku
Krystalová struktura
Hrana krystalové mřížky
Koordinační geometrie
Tvar molekuly
Dipólový moment	0
Standardní slučovací entalpie ΔfH
Entalpie tání ΔHt
Entalpie varu ΔHv
Entalpie rozpouštění ΔHv
Entalpie sublimace ΔHv
Standardní molární entropie S
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔfG
Měrné teplo
Izobarické měrné teplo cp
Izochorické měrné teplo cV
R-věty
S-věty
NFPA 704
Číslo RTECS
Teplota vznícení	600 °C
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).

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).

Obsah 1 Příprava 2 Vlastnosti 3 Výskyt v přírodě 4 Použití 5 Ekologické účinky 6 Související články 7 Externí odkazy

[editovat] 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.

[editovat] Vlastnosti

Molekula methanu má symetrii pravidelného čtyřstěnu (bodová grupa symetrie T_d), 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 ºC, teplota vznícení při koncentraci 8,5 % je 537  ºC), 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.

[editovat] Výskyt v přírodě

Methan se přirozeně vyskytuje na Zemi:

• v atmosféře, kam se dostává zejména jako produkt rozkladu látek biogenního původu (bioplyn)
• v podzemí:
  • jako hlavní složka zemního plynu
  • jako součást důlního plynu v dolech
  • rozpuštěný v ropě
• rozpuštěný ve vodě některých jezer, zvláště v Africe (např. jezero Kivu mezi Rwandou a Kongem).

Ve vesmíru byl nalezen v plynných mračnech v mezihvězdném prostoru. Dále pak je součástí atmosfer velkých planet (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun). 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.

[editovat] 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.

[editovat] Ekologické účinky

Vzhledem k tomu, že silně absorbuje infračervené záření, patří mezi významné skleníkové plyny, zvyšující teplotu zemské atmosféry.

[editovat] Související články

• Bioplyn
• Anaerobní digesce - proces produkce bioplynu

[editovat] Externí odkazy

• Methane, CH4, Physical properties, safety
• Umweltlexikon