Метан – первый представитель ряда алканов с формулой СН4. Это бесцветный природный газ без запаха. Благодаря физическим и химическим свойствам метан используется в качестве топлива.
Из-за тетраэдрической конфигурации длинные молекулы алканов имеют вид изогнутых цепочек.
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.
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 – -188°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:
- нитрование:
CH4 + HONO2 → CH3-NO2 + H2O;
- галогенирование:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl;
- сульфохлорирование:
CH4 + SO2 + Cl2 → CH3-SO2Cl + HCl↑;
- каталитическое окисление под действием солей меди и марганца:
2CH4 + O2 → 2CH3OH;
- полное окисление (горение):
CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O + Q;
- окисление водяным паром:
CH4 + H2O → CO + 3H2;
- крекинг (метод переработки нефти):
2CH4 → HC≡CH + 3H2.
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.
