METANUL
A fost descoperit
de A.Volts in 1778 in malul baltilor si a fost numit prima oara gaz de balta.
Metanul este cel mai simplu alcan, o hidrocarbura
saturata aciclica, primul termen al seriei de hidrocarburi parafinice. Se
gaseste sub forma de zacaminte naturale in stare destul de pura, la noi in
Metanul se produce si acolo
unde a avut loc o fermentare a celulozei in absenta aerului, sub influenta unor
bacterii anaerobe; de aceea, din fundul baltilor, unde continuu plutesc plante,
se degaja uneori metan.
Este un
component in proportie de 20-30% din gazul de iluminat rezultat prin distilarea
uscata a huilei. Separarea metanului din gazul de iluminat constituie un izvor pentru obtinerea lui in tarile bogate in zacaminte
de carbuni. Ca si petrol, gazul metan se dextrage din
zacaminte prin sonde. De la locul de extractie, el este
trimis prin conducte pana la centrele de consum.
In laborator metanul se poate
prepara prin reactia dintre apa si carbura de aluminiu
(metoda Moissan):
Al-4C3 + 12H2O = 3CH5 + 4Al(OH)2
intr-un dispozitiv de preparat gaze la cald. Si carbura de beriliu formeaza cu
apa, in mod preponderent, metan.
O alta
metoda de laborator este descompunerea acetatului de sodiu (sau de potasiu)
prin incalzire calce sodata (metoda Dumas):
CH3-COONa + NaOH = CH4 + NaCO3
Metanul este
un gaz incolor, fara miros, mai usor decat aerul. Este foarte putin solubil in apa (sub 1%), dar solubil in alcool si eter. Arde cu flacara putin luminoasa, cu degajare mare de caldura.
Un amestec mare da metan si oxigen sau aer explodeaza
in prezenta unei scantei. Asa se explica exploziile care se produc uneori in
minele de carbuni, unde se gasesc cantitati insemnate de metan.
Pentru ca amestecul de metan
si aer, numit gaz grizu, sa nu produca exlozie in
mine, lampile aprinse sunt prevazute cu panze metalice, care inconjoara
flacara. Produsele de ardere a metanului sunt bioxid de carbon si apa.
Prin arderea metanului cu
cantitati reduse de aer, rezulta, dupa conditiile de reactie, carbon si vapori
de apa sau oxid de carbon si hidrogen:
2CH4 + O2 = 2CO + 4H2
Prin trecerea metanului
impreuna cu vaporii de apa, peste un catalizator, la temperaturi ridicate, au
loc urmatoarele reactii de oxidare a metanului:
CH4 + H20 = CO + 3H2
CH4 + 2H20 = CH2 + 4H2
Din reactiile de halogenare a
metanului mai importanta este clorurarea. Un amestec
de metan si clor, in prezenta unui catalizator sau la lumina puternica,
reactioneaza cu formarea diferitelor produse de clorurare: clormetan CH3Cl,
diclormetan CH4Cl2, triclormetan CHCl3, tetraclormetan.
Cea mai importanta metoda de
clorurare a metanului este clorurarea termica.
Reactiile de clorurare sunt initiate prin incalzirea reactantiilor la
temperaturi de 400-500 0 C.
CH4 + 2Cl2 = C + 4HCl
Descompunerea termica a
metanului duce la formare de carbon si hidrogen:
CH4 = C + 2H2
Intrebuintarile metanului sunt
multiple si interesante, in special in industria chimica pentru care metanul este una din cele mai valoroase materii prime.
Chimizarea metanului se poate realiza pe urmatoarele cai:
1)
Prin piroliza, se obtine negru de fum de calitate superioara, care poate fi
folosit in industria cauciucului, a cernelurilor de tipar, a lacurilor si
vopselelor negre, etc. La temperaturi de peste 13500 C in anumite conditii, se
obtine acetilena.
2) Prin oxidarea partiala a metanului se obtine, gazul de sintezadin care se
pot fabrica: alcool metilic, alcooli superiori, benzine de sinteza. Prin oxidarea catalitica a metanului rezulta la 600-7500 C
formaldehida. Hidrogenul separat din gazul de sinteza poate folosi la
fabricarea amoniacului, a unor ingrasaminte chimice, etc.
Clorurarea metanului este o cale de obtinere a unor dizolvanti si agenti
frigorifici. Prin nitrarea metanului se obtine nitrometanul,
folosit ca bun dizolvant si in unele sinteze organice. Prin amonooxidare
(tratarea cu amoniac si oxigen, respectiv aer) din metan se fabrica acid
cianhidric, din care se obtine, pe langa cianurile alcaline, diferite produse
intermediare pentru industria materialelor plastice, a fibrelor sintetice, a
cauciucului sintetic, etc. Tot din metan se poate obtine si
sulfura de carbon, prin tratare cu sulf la 600-7000 C, in prezenta catalizatorilor).
O alta
cale pentru valorificarea metanului o poate constitui utilizarea lui ca agent
energetic. Gazul metan este un combustibil superior
carbunelui si chiar produselor petrolieres la incalzitul cuptoarelor
industriale el prezita avantaje din punmct de vedere tehnic si economic:
puterea calorifica mai mare, cheltuieli de exploatare si transport mult reduse,
iar cele de depozitare inexistente.
