Metán

telített szénhidrogén, kémiai vegyület
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2023. április 24.

A metán egy telített szénhidrogén, az alkánok (paraffinok) homológ sorának első tagja. Összegképlete CH4, szerkezete: a központi atom, a C-atom körül a ligandumok, a H-atomok tetraéderesen helyezkednek el. A C-H kötésszög 109,5 fokos. A molekulában 4 szigma-kötés található.

Metán

2 dimenziós
szerkezet

3 dimenziós
szerkezet
IUPAC-név metán
Szabályos név karbán
Kémiai azonosítók
CAS-szám 74-82-8
PubChem 297
ChemSpider 291
EINECS-szám 200-812-7
SMILES
C
InChI
1S/CH4/h1H4
InChIKey VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet CH4
Moláris tömeg 16,053 g/mol
Megjelenés színtelen, szagtalan
Halmazállapot gáz
Sűrűség 0,717 kg/m³
Olvadáspont −182,5 °C
Forráspont −161,6 °C
Oldhatóság (vízben) 3,5 mg/100 ml (17 °C)
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet tetraéderes
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
−74,9 kJ/mol
Égés standard-
entalpiája
ΔcHo298
−891 kJ/mol
Veszélyek
EU osztályozás Fokozottan tűzveszélyes (F+) [1]
EU Index 601-002-00-4
NFPA 704
4
2
0
 
R mondatok R12[1]
S mondatok (S2), S9, S16, S33[1]
Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

Fizikai tulajdonságai

szerkesztés

Színtelen, szagtalan gáz. A metán apoláris molekula, mivel a ligandumok azonosak, és a központi atomon nincs nemkötő elektronpár. Molekularácsban kristályosodik, halmazában gyenge diszperziós kölcsönhatás lép fel. Apoláris oldószerekben jól oldódik. Vízben légköri nyomáson alig oldódik, de nyomás alatt klatrát típusú vegyületet, metán-hidrátot képez. Alacsony olvadás- és forráspontú anyag a gyenge kötőerők miatt. A levegőnél kisebb sűrűségű, ezért felfelé száll, szájával lefelé fordított kémcsőben lehet felfogni. Levegővel robbanóelegyet alkot (sújtólég). A metán a legredukáltabb szénvegyület.

Kémiai tulajdonságok

szerkesztés

A metán gyúlékony vegyület. Tökéletes égésének egyenlete (a valóságban tökéletes égés soha nem jön létre):

CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O

Klórral szobahőmérsékleten sötétben nem reagál, de 300 °C hőmérsékleten vagy UV-sugárzás hatására beindul a reakció (gyökös (SR) láncreakció).[2]

CH4 + Cl2 = CH3· (metilgyök) + Cl· + HCl (→klórmetán)
CH4 + 2 Cl2 = ·CH2·(metiléngyök) + 2Cl· + 2HCl (→diklórmetán)
CH4 + 3 Cl2 = :CH· (metingyök) + 3Cl· + 3 HCl (→triklórmetán)
CH4 + 4 Cl2 = :C: + 4 Cl· + 4 HCl (→tetraklórmetán)

A többi halogénnel (X = F, Br, I) is reagál:

CH4 + X2 → CH3X +HX

Kénnel magas hőfokon (6-700 °C), alumínium-oxid katalizátor jelenlétében szén-diszulfid és kén-hidrogén keletkezik:[3]

2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S

Ipari szempontból fontos reakciója a vízgőzzel való reakció (Ni katalizátor és magas hőmérséklet):

CH4 + H2O(g) = CO + 3 H2

A CO-H2 bármilyen arányú elegye a szintézisgáz.

Előfordulás, előállítás

szerkesztés

A metán a földgáz fő alkotórésze, előfordul még kisebb mennyiségben a kőolajban is. Keletkezhet állati és növényi részek rothadásakor. A metanogén baktériumok tevékenységének eredményeképpen fejlődő mocsárgáz is jelentős metántartalmú gázelegy. Gyakran öngyulladó foszfor-hidrogén is van benne, így a keletkező metán is meggyullad: ez a lidércfény. Előfordul még a szénbányákban, a metán okozza a sújtólégrobbanást.

Előállítható laboratóriumban az ecetsav dekarboxilezésével, hevítéssel:

CH3COOH + 2 NaOH = Na2CO3 + CH4 + H2O

Éghajlat-módosító szerepe

szerkesztés

A metán a természetben is előforduló üvegházhatású gáz, amely főként a szerves anyagok rothadási folyamataiból eredhet. A legnagyobb veszélyforrást ebben az esetben az olvadó tundraövezetek mocsári és lápterületeinek kibocsátása jelentik. Az emberi tevékenység nyomán az energiaszektor, a mezőgazdaság (rizstermesztés, állattenyésztés), a hulladékgazdálkodás és szennyvízkezelés révén jut a legtöbb metán a légkörbe, de a kőolaj- és földgáz-kitermelés során, valamint a földgázszállító csővezetékek repedéseiből származó metánmennyiség is fokozza a felmelegedést. Nagyjából 20%-ban felelős a napjainkban tapasztalható éghajlatváltozásért, a globális felmelegedésért.

A metánkibocsátással és a klímaváltozásra gyakorolt hatásával kapcsolatban több kutatás is zajlik. Ezek közt kiemelkednek a tengerek és óceánok metánkibocsátásáról és tárolásáról folyó kutatások. Például orosz kutatók a Jeges-tengeren egy 26 ezer négyzetkilométernyi területén több mint száz jelentős metánbuborék-kiáramlást fedeztek fel, amely éghajlat-módosító hatását jelentősnek értékelték.[4]

Felhasználás

szerkesztés

Égése erősen exoterm reakció, így fűtésre használják. Vízgőzzel való reakciójakor (1000 °C, nikkel katalizátor jelenlétében) keletkezik a szintézisgáz (CO és H2 bármilyen arányú elegye), melyből sok fontos szerves vegyületet pl. metanolt állíthatnak elő, ezért fontos vegyipari alapanyag.

  1. a b c A metán (ESIS). [2011. május 22-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. december 14.)
  2. Antus Sándor, Mátyus Péter. Szerves kémia II.. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 150.. o.. ISBN 963 19 5714 4 
  3. Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
  4. Cikk a Greenfo-n

További információk

szerkesztés