Metano
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Généraux |
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| il Nomme | Metano |
| Structure de Lewis | 70px|center|Structure de Lewis du metano |
| Formule chimique | [[Carbone|C[[]]Hidrógeno|H]]4 |
| Poids atomique | 16,043 uma |
| Densité | 0.717 kg/m3 (gaz) |
| Autres dénominations | Gaz du marais; hidruro de metilo |
| Nombre CAS | 74-82-8 |
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Changements de phase |
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| Point de fusion | 90,6 K (-182,5 °C) |
| Point d'ébullition | 111,55 K (-161,6 °C) |
| Point triple | 90,67 K (-182,48 °C) 0,117 bar |
| Point critique | 190,6 K (-82,6 °C) 46 bar |
| ΔfusH | 1,1 kJ/mol |
| ΔvapH | 8,17 kJ/mol |
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Propriétés du gaz |
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| ΔfH0gaz | -74,87 kJ/mol |
| ΔfG0gaz | -50,828 kJ/mol |
| S0gaz | 188 J/(mol·K) |
| Cm | 35,69 J/(mol·K) |
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Sécurité |
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| Effets aigus | Étouffe; dans quelques cas inconsciencia, attaque cardíaco ou lésions cérébrales. Le composé se véhicule comme liquide criogénico. Son exposé causera évidemment la congélation. |
| Effets chroniques | ??? |
| Point d'inflammation | -188 °C |
| Température d'autoignición | 537 °C |
| Limite explosives | 5-15% |
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Plus information |
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| Properties | NIST WebBook |
| MSDS | Hazardous Chemical Database |
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Valeurs dans le SI et en des conditions normales (0 °C et 1 atm), sauf que s'indique le contraire. Exemptions et références |
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Le metano (du grec methy vin, et le sufijo -ano[1]) est le hydrocarbure alcano plus simple, dont la formule chimique est [[Carbone|C[[]]Hidrógeno|H]]4.
Chacun des átomos de hidrógeno est uni au carbone par l'intermédiaire d'un raccordez covalente. Il est une substance ne polaire qu'il se présente en forme de gaz à des températures et des pressions ordinaires. Il est incoloro et inodoro et à peine soluble en de l'eau dans sa phase liquide.
Dans la nature se produit comme produit final de la putréfaction anaeróbica des plantes. Ce procès naturel se peut profiter de pour produire biogás. Beaucoup de microorganismos anaeróbicos le génèrent en utilisant l'il a SCIÉ2 comme aceptor final d'électrons.
Il constitue jusqu'à 97% du gaz naturel. Dans les mines de charbon il se lui appelle grisú et est très dangereux puisqu'il est facilement inflammable et explosif.
Le metano est un gaz d'effet serre relativement puissante que contribue au échauffement globale de la planète Terroir puisqu'a un potentiel d'échauffement globale de 23.[2]Ceci signifie que dans une moyenne de temps de 100 ans chaque kg de CH 4 échauffe le Terroir 23 fois plus que la même masse d'a SCIÉ2, pourtant y a environ 220 fois plus dioxyde de carbone dans l'atmosphère du Terroir que metano par ce que le metano contribue de façon moins importante au effet serre.
Sommaire |
Propriétés
Le metano est le composant majoritaire du gaz naturel, environ 97% en volume à température environnement et pression standard, le metano est un gaz incoloro et inodoro. Comme mesure de securité s'ajoute un odorífero, habituellement metanotiol ou etanotiol. Le metano a un point d'ébullition de -161,5 ° C à une atmosphère et un point de fusion de -183 ° C . Comme gaz il est seulement inflammable dans un étroit intervalle de concentration dans l'air (5-15%). Le metano liquide n'est pas combustible.
Risques potentiels sur la santé
Le metano n'est pas toxique. Son principal danger pour la santé ils sont les brûlures qui peut provoquer si il entre en ignición. Il est hautement inflammable et il peut former des mélanges explosifs avec l'air. Le metano réagit violemment avec oxidantes, halógenos et quelques composés halogenados. Le metano est aussi un asfixiante et peut déplacer à l'oxygène dans un espace fermé. Il l'étouffe il peut sobrevenir si la concentration d'oxygène est réduite par en dessous de 19,5% par déplacement. Les concentrations auxquelles se forment les barrières explosives ou inflammables ils sont beaucoup plus petites que les concentrations dans lesquelles le risque d'étouffe il est significatif. Si il y a des structures bâties sur ou près des déversoirs, le metano despredido peut pénétrer dans l'intérieur des bâtiments et exposer aux occupants à des niveaux significatifs de metano. Quelques bâtiments ont des systèmes par en dessous de ses fondements pour capturer ce gaz et l'expulser du bâtiment. Un exemple de ce type de système se trouve dans le bâtiment Dakin, Brisbane, Californie.
Réactions
Les principaux réactions du metano sont: combustion, reformation avec vapeur (steam reforming) pour donner gaz de synthèse (syngas), et halogenación. En général, les réactions du metano sont dificultosas de contrôler. Par exemple, l'oxydation partielle pour arriver à metanol est difficile de réussir; le réaction normalement poursuit jusqu'à donner dioxyde de carbone et eau.
Combustion
dans la combustion du metano y a impliqués une série de pas:
Il se croit que le metano réagit en premier lieu avec l'oxygène pour former formaldehído (HCHO ou H2a SCIÉ). Acte suivi le formaldehído se descompone en le radical formil, que à suite donne monóxido de carbone et hidrógeno. Ce procès est connu dans son ensemble comme pirólisis oxidativa.
- CH4 + Ou2 → a SCIÉ + H2+ H2Ou
en Suivant la pirolisis oxidativa, l'H2s'oxida en formant H2Ou, desprendiendo chaleur. Ce procès est très rapide, en étant sa durée habituelle inférieure à un milisegundo.
- 2H2+ Ou2→ 2H2Ou
Enfin l'a SCIÉ s'oxida, en formant a SCIÉ2 et en libérant plus chaleur. Ce procès généralement est plus lent que le reste de pas, et il requiert quelques cuantos milisegundos pour se produire.
Reformation
Le raccorde covalente carbone-hidrógeno se trouve entre les plus forts de tous les hydrocarbures, et par autant son usage comme matière première il est limité. Malgré la grande énergie d'activation nécessaire pour casser le raccordez CH, le metano est encore le principal matériel de départ pour fabriquer hidrógeno moyennant reformation avec vapeur. La recherche de catalizadorest qu'ils puissent faciliter l'activation du raccordez CH en le metano et autrui alcanos légers est un zone de recherche de grande importance industrielle.
Halogenación
Le metano réagit avec les halógenos sous des conditions appropriées. Le réaction a lieu de la suivante façon.
- CH4+ X2|→ CH3X + HX))
dans où X est un halógeno: flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) et parfois Yodo (I). Le mécanisme de ce réaction est le de halogenación par radicaux libres.
Usages
Combustible
Pour plus de renseignements de l'usage du metano comme combustible, consultez: gaz naturel .
Le metano est important pour la génération électrique puisque se emploie comme combustible en les turbinas de gaz ou en générateurs de vapeur.
Si bien sa chaleur de combustion, de quelques 802 kJ/mol, est le mineur de tous les hydrocarbures, si il se divise par sa masse molecular (16 g/mol) se trouve que le metano, le plus simple des hydrocarbures , produit plus quantité de chaleur par unité de masse qu'autres hydrocarbures autres plus complexes. En beaucoup de villes, le metano se véhicule en des tuyauteries jusqu'aux maisons pour être employé comme combustible pour la calefacción et pour cuisiner. Dans ce contexte se lui appelle gaz naturel.
Usages industriels
Le metano est utilisé en procès chimiques industriels et peut être véhiculé comme liquide refrigerado (gaz naturel licuado, ou GNL). Alors que les fuites d'un conteneur refrigerado sont initialement plus lourdes que l'air en raison de la grande densité du gaz froid, à température environnement le gaz est plus léger que l'air. Les gasoductos véhiculent des grandes quantités de gaz naturel, de celui qui le metano est le principal composant.
Dans l'industrie chimique, le metano est la matière première choisie pour la production de hidrógeno, metanol, acide acético et anhidro acético. Lorsqu'il s'emploie pour produire n'importe qui de ces produits chimiques, le metano se transforme d'abord en gaz de synthèse, un mélange de monóxido de carbone et hidrógeno, moyennant reformation par vapeur. Dans ce procès, le metano et la vapeur réagissent avec l'aide d'un catalizador de níquel à des grandes températures (700 -1100 º C)
- CH4+ H2Ou → a SCIÉ + 3H2
La proportion de monóxido de carbone face à l'hidrógeno peut être ajustée moyennant le réaction de déplacement de gaz d'eau à la valeur souhaitée.
- Il a SCIÉ + H2Ou → a SCIÉ2+ H2
Autres produits chimiques moins importants dérivés du metano comprennent le acetileno obtenu en faisant passer metano à travers un arc électrique, et les clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo, et tetracloruro de carbone), produits par l'intermédiaire du réaction du metano avec cloro en form de gaz . Pourtant, l'usage de ces produits est en train de diminuer, l'acetileno est en train d'être remplacé par des remplaçants plus économiques et les clorometanos en raison de motifs de santé et environnementales.
Sources
Sources naturelles
60% des émissions en tout le monde est d'origine antropogénico. Ils procèdent principalement d'activités agricoles et autres activités humaines. La concentration de ce gaz dans l'atmosphère s'est accru de 0,8 à 1,7 ppm, mais se craint qu'il le fasse beaucoup plus à mesure qu'il se libère, à l'augmenter la température des océans, celui qui se trouve stocké dans le fond de l'Arctique.
La majeure source de metano est son extraction des dépôts géologiques connus comme des champs de gaz naturel. Il se trouve associé à autres hydrocarbures combustibles et parfois accompagné par helio et nitrogène. Le gaz, spécialement le situé en des formations peu profondes (dépression), se forme par la décomposition anaeróbica de matière organique et le reste se croit qu'il provient de la lente desgasificación des matériels primordiaux situés dans les parts les plus profondes de la planète, telle comme le démontre la présence de jusqu'à 7% helio dans certains gisements de gaz naturel. En des termes généraux, les dépôts de gaz se génèrent en sedimentos enterrés à majeure profondeur et plus grandes températures que ceux qui donnent lieu au pétrole.
il aussi se peut extraire metano des dépôts de charbon (CMB sont ses sigles en anglais) moyennant la perforation de puits dans les capes de charbon, en bombant à suite l'eau de la veine pour produire une dépressurisation ce que il permet la desabsorción du metano et sa montée par le puits jusqu'à la surface. Avec cette technicienne se produit 7% du gaz naturel des les États-Unis, si bien peut y avoir des problèmes environnementaux en raison de la descendue du niveau des acuíferos et à la présence de polluantes dans l'eau extraite.
Les hidratos de metano ou clatratos (combinaisons de gel et metano dans le fond marin) sont une future source potentielle de metano, si bien jusqu'à maintenant n'existe pas aucune exploitation commerciale de la même.
Les procès dans la digestion et defecación d'animaux. 17%. (Spécialement du bétail). Les bacterias en des plantations de riz: 12%. La Digestion anaeróbica de la biomasse.
Sources alternatives
Outre les champs de gaz naturel une forme alternative pour obtenir metano est moyennant le biogás généré par la fermentation de matière organique que se trouve en les estiércoles, dans les boues des eaux résiduelles, dans les ordures domestique, ou à n'importe quel une autre matière première biodegradable, sous des conditions anaeróbicas.
Le metano aussi se peut obtenir industrialmente en employant comme des matières premières le hidrógeno (lequel se peut obtenir moyennant electrólisis) et le dioxyde de carbone moyennant le procès Sabatier.
- Il a SCIÉ2+ 4H2→ CH4+ 2H2Ou.
Metano Dans l'atmosphère du Terroir
[[Archive:Ch4 couleur surface.Il est.png|thumb|250px|Résulté des observations de metano depuis 1996 à 2005 que montrent l'augmentation du metano, les variations estacionales et la différence entre les hémisphères nord et sud.]] Le metano est un gaz d'effet serre très importante dans l'atmosphère du Terroir avec un potentiel d'échauffement de 23 sur une période de 100 ans. Ceci implique que l'émission d'une tonne de metano aura 23 fois l'impact de l'émission d'une tonne de dioxyde de carbone pendant les suivants cents ans. Le metano a un grand effet par une brève période (environ 10 ans), alors que le dioxyde de carbone a un petit effet par une période prolongée (sur les 100 ans). En raison de cette différence en l'effet et la période, le potentiel d'échauffement globale du metano dans un terme de 20 ans est de 63.
La concentration de metano dans l'atmosphère a augmenté pendant les derniers cinq mil ans. L'explication la plus probable de cette augmentation continuée réside dans les innovations associées au début de l'agriculture, surtout probablement au détournement des rivières pour l'arrosage du riz.[3]
Il fait quelques sept mil ans, à Proche-Orient il s'a découvert la technicienne du regadío et après cette pratique s'a étendu jusqu'au sud-est asiatique et le sud de la Chine, en créant ainsi humedalest artificielles. En ces humedales, la végétation grandissait, il mourait, se descomponía et émettait metano.[3]
La concentration de metano s'est accru 150% depuis 1750 et il est responsable de 20% du forzante radiativo total de tous les gaz d'effet serre de longue vie et distribution globale.[4]
La concentration moyenne de metano dans la surface du terroir l'an 1998 était de 1.745 ppm.[5] Sa concentration est plus grande dans l'hémisphère nord parce que la plupart des sources (naturelles et antropogénicas) sont majeures dans cet hémisphère. Les concentrations varient estacionalmente avec un minimum à la fin de l'été.
Le metano se forme près la surface, et il est véhiculé à la estratosfera par l'air ascendant des tropiques. L'augmentation de metano dans l'atmosphère du Terroir est contrôlé naturellement - bien que l'influence humaine peut interférer dans cette régulation - par le réaction du metano avec le radical hidroxilo, une molécule formée par le réaction de l'oxygène avec l'eau.
Au début de l'histoire du Terroir - environ fait 3.500 millions d'ans il y avait 1.000 fois plus metano dans l'atmosphère que dans l'actualité. Le metano primordial a été libéré par l'activité volcanique. Il a été pendant cette époque lorsqu'est apparu la vie dans le Terroir. Entre les premières formes de vie se trouvaient bacterias metanógenas que moyennant l'hidrógeno et le dioxyde de carbone généraient metano et eau.
L'oxygène n'a pas été un composant majoritaire de l'atmosphère jusqu'à ce que les organismes fotosintéticos sont apparu plus tard dans l'histoire du Terroir. Sans oxygène au metano pouvait demeurer dans l'atmosphère plus temps et puis dans autres concentrations que dans les actuelles conditions.
Émissions de metano
Houweling et cols. (1999) Ils donnent les seguientes valeurs pour les émissions de metano (Tg/à: teragramos par an):[5]
| Origine | Émissions de CH4 | ||
|---|---|---|---|
| Masse (Tg/an) | Pourcentage (%/an) | Total (%/an) | |
| Émissions naturelles | |||
| Humedalest (incl. arrozales) | 225 | 83 | 37 |
| TermitaS | 20 | 7 | 3 |
| Océan | 15 | 6 | 3 |
| Hidratos | 10 | 4 | 2 |
| Total Naturel | 270 | 100 | 45 |
| Émissions antropogénicas | |||
| Énergie | 110 | 33 | 18 |
| Basureros | 40 | 12 | 7 |
| Élevage de Rumiantes (bovinos) |
115 | 35 | 19 |
| Traitement de desechos | 25 | 8 | 4 |
| Combustion de Biomasse | 40 | 12 | 7 |
| Total Antropogénico | 330 | 100 | 55 |
| Puisards | |||
| j'Ai l'habitude des | 30 | 5 | 5 |
| OH Troposférico | 510 | 88 | 85 |
| Perte estratosfèrica | 40 | 7 | 7 |
| Totaux puisards | 580 | 100 | 97 |
| Émissions - Puisards | |||
| Déséquilibre (tendance) | +20 | 2.78 Tg/ppmm | }
Presque la moitié de l'émission totale se doit à l'activité humaine.[4] Les plantes (p. ej. Les bois) ont récemment été identifiées comme une importante source de metano. Un article récent a calculé quelques émissions annuelles de 62-236 millions de tonnes et que cette nouvelle source il peut avoir des implications importantes.[6][7]Pourtant, les auteurs aussi signalent que ses découvertes sont préliminaires à l'égard de l'importance exacte de cette émission de metano.[8]Les mesures à long terme du metano par la NOAA montrent que l'augmentation de metano dans l'atmosphère a diminué de façon drástica, après presque se tripler depuis l'époque preindustrial.[9]Se croit que cette réduction se doit à la diminution des émissions industrielles et à la sécheresse dans les zones d'humedales. Libération soudaine des clatratos de metanoÀ des hautes pressions comme lesquelles existent dans le fond de l'océan, le metano forme un clatrato solide avec l'eau, connu comme hidrato de metano. La quantité de metano que se trouve attrapée avec cette forme en les sedimentos oceánicos est inconnue mais vraisemblablement soyez très grande, de l'ordre du billón de tonnes. L'hypothèse du "fusil de clatratos" il est une théorie qu'il suggère que si l'échauffement globale produit une augmentation de la température suffisante de ces dépôts, tout ce metano se pourrait libérer repentinamente à l'atmosphère. En raison de que le metano est vingt-trois trois fois plus puissante (pour le même poids, dans une période de 100 ans) que le dioxyde de carbone comme gaz d'effet serre, amplifierait de façon immense l'effet serre, en échauffant le Terroir jusqu'à des niveaux sans precedents. Cette théorie servirait aussi pour expliquer la cause du rapide échauffement globale dans le passé lointain du Terroir, comme dans le maximum thermique du Paleoceno-Eoceno fait 55 millions d'ans. Émission de metano depuis turberasBien que moins dramatiques que les des clatratos, mais déjà en se produisant, est une augmentation dans les émissions de metano par part des turberas tandis que le permafrost se fond. Bien que les registres du permafrost sont limités, en des ans récents (1999 et 2001) se sont battu les records de fonte en le permafrost à Alaska et la Sibérie. Les mesures récentes en Sibérie aussi montrent que le metano libéré est cinq fois majeure que les estimations préalables.[10] Mécanismes d'éliminationLe principal mécanisme d'élimination de metano de l'atmosphère est moyennant le réaction avec le radical hidroxilo, lequel se forme par le bombardement des rayons cósmicos sur les molécules de vapeur d'eau.
Ce réaction en la troposfera donne au metano une vie de 9,6 ans. Deux puisards plus sont le sol (160 ans de vie) et la perte estratosférica par le réaction avec les éléments chimiques ·OH, Cl et Ou (¹D) en l'estratosfera (120 ans vie), en donnant lieu à une vie nette de 8,4 ans.[5] Le metano en MarsLa présence démontrée de metano en Mars constitue encore un mystère et il est un possible signe de vie en Mars. La variation estacional de ce gaz dans l'atmosphère martienne suggère qu'il y a une source active d'origine géologique ou bio. Syrtis MajorEst une des régions de la planète rouge où il se cause le metano. Le metano en Mars s'a découvert dans l'an 2003 et il apparaît dans l'atmosphère martienne dans une proportion de 10 parts par 1.000 millions dedans d'une atmosphère qu'en 95% est de dioxyde de carbone. La sonde européenne Mars Express a confirmé la présence permanente de metano que donnée la dégradation fotoquímica que souffre, il seulement se peut expliquer si il y a une source renouvelable de ce gaz. L'origine du metano martien peut être géologique (volcanique, mais pourtant n'y a pas des évidences de volcans superficiels) ou bio. Dans ce deuxième cas ils devraient être des microbes anaerobios que peut-être pourraient habiter sous la surface dans une possible eau liquide. D'après il a publié la revue Science en janvier de 2009, se sont employé détecteurs d'infrarrojos depuis des télescopes terrestres et s'est pu remarquer l'évolution du metano tout au long de trois ans martiens (équivalents à 7 ans terrestres ) et s'est vu que le metano montre des variations en le temps et accumulation dans certaines régions. Il s'est concrètement vu que la source principale contenait 19.000 tonnes avec une émission par seconde de 600 grammes. La vie moyenne du metano en Mars est très courte, de quatre ans terrestres, et ils peut-être le dégradent oxidantes présents dans la poussière flottante. Une hypothèse vise à la présence de microbes sous le gel martien, où la radiation pourrait produire hidrógeno à partir d'eau liquide et l'a SCIÉ2fournir le carbone pour produire enfin metano. Le prochain rover martien, MSL, sera équipé avec des systèmes pour mesurer metano et déterminer quels isótopo de carbone contient. En cas de se agir de carbone-12, serait bio. Sources de metanoLes origines principales de metano sont:
60% des émissions en tout le monde est d'origine antropogénico. Ils procèdent principalement d'activités agricoles et autres activités humaines. La concentration de ce gaz dans l'atmosphère s'est accru de 0,8 à 1,7 ppm, mais se craint qu'il le fasse beaucoup plus à mesure qu'il se libère, à l'augmenter la température des océans, celui qui se trouve stocké dans le fond de l'Arctique.
PropriétésVoyez-vous aussiRéférencesTu raccordes externes
je:Methane |
