Метан – бесцветный газ, не имеющий запаха. В природе образуется в результате различных процессов брожения. Так, он получается при гниении клетчатки растений под влиянием особых микроорганизмов:
(С6Н10О5)х + Н2О ¾® 3хСН4 + 3хСО2
клетчатка метан
Метан является главной составной частью выделяющегося со дна болот болотного газа. Газ, образующийся в каменноугольных пластах, также содержит до 90% метана; этот газ в больших количествах накапливается в некоторых угольных рудниках. Поэтому метан еще называют рудничным газом.
Метан может быть получен путем сплавления уксуснокислого натрия со щелочью (см. ранее). На воздухе метан горит бесцветным пламенем. Смесь одного объема метана с двумя объемами кислорода сгорает с сильным взрывом (гремучая смесь): СН4 + 2О2 ¾® СО2 + 2Н2О
Образование такого рода смеси является причиной взрывов рудничного газа, крайне опасных при разработке углей.
Метан – ценное химическое сырье; он является главной составной частью природных горючих газов и может быть использован для получения очень многих необходимых хозяйстве веществ. Огромные количества метана подвергают конверсии (превращению) в так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2). Для этого метан с парами воды пропускают над никелевым катализатором при 700-800 оС (конверсия водяным паром) или же подвергают неполному окислению кислородом в печах при 1400-1500 оС (кислородная конверсия):
700-800 оС 1400-1500 оС
СН4 + Н2О ¾¾® СО + 3Н2; 2СН4 + О2 ¾¾¾® 2СО + 4Н2.
кат-р кат-р
Синтез-газ используют для получения углеводородов, метанола, аммиака и др. Из метана при высокой температуре может быть получен ацетилен:
1500 оС
2СН4 ¾¾® СН º СН + 3Н2.
1 Энергия связи С—Н для Стрет.= 370 кДж/моль; для Свтор.= 390 кДж/моль; Сперв.= 414 кДж/моль.
1 Газообразный Н2 в обычных условиях инертен. Весьма активен атомарный водород, выделяющийся в процессе реакции из какого-либо соединения, например:
2HCl + Zn ¾® 2H + ZnCl2; C2H5OH + Na ¾® H + C2H5ONa.
спирт алкоголят натрия
такой водород называют водородом в момент выделения.
