Referat Metanul

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Metanul si de asemenea puteti face Download Referat Metanul

Citeste fragmente din Referat Metanul

A fost descoperit de A.Volts în 1778 în malul balţilor şi a fost numit prima oară gaz de baltă. Metanul este cel mai simplu alcan, o hidrocarbură saturată aciclică, primul termen al seriei de hidrocarburi parafinice. Se gaseşte sub formă de zăcaminte naturale în stare destul de pură. Ţara noastră posedă zăcăminte de metan cu puritate ridicată ( 98%-99% ) , cele mai importante fiind cele de la Sărmăşel , Copşa Mică , Bazna , Nadeş , Şincai , Deleni etc.. Cantităţi apreciabile de gaz metan se gasesc şi în minele de cărbuni. Metanul se produce şi acolo unde a avut loc o fermentare a celulozei în absenţa aerului, sub influenţa unor bacterii anaerobe; de aceea, din fundul bălţilor, unde continuu plutesc plante, se degajă uneori metan. Este un component în proportie de 20-30% din gazul de iluminat rezultat prin distilarea uscată a huilei. Separarea metanului din gazul de iluminat constituie un izvor pentru obţinerea lui in ţările bogate în zăcăminte de cărbuni. Ca şi petrolul, gazul metan se extrage din zăcăminte prin sonde. De la locul de extracţie, el este trimis prin conducte pana la centrele de consum. În laborator metanul se poate prepara prin reacţia dintre apa si carbura de aluminiu (metoda Moissan): Al4C3 + 12H2O = 3CH5 + 4Al(OH)2 într-un dispozitiv de preparat gaze la cald. Şi carbura de beriliu formează cu apa, în mod preponderent, metan. O altă metodă de laborator este descompunerea acetatului de sodiu (sau de potasiu) prin încalzire calce sodată (metoda Dumas): CH3-COONa + NaOH = CH4 + NaCO3 Proprietăţi fizice Metanul este un gaz incolor, mai uşor decât aerul , insolubil în apă , solubil în alcool , eter , benzen . Mirosul gazului metan din conductele industriale şi casnice este dat de substanţele continând sulf ( mercaptani ) care sunt adăugate special pentru a face gazul uşor de recunoscut prin miros ; eventualele scăpari de gaze pot fi astfel descoperite la timp. El poate fi prins sub apa făra pierderi însemnate. Legăturile C-H din molecula metanului nu sunt polare ; în schimb apa este dupa cum am vazut un compus polar. Lipsind atractiile electrostatice , moleculele de metan nu vor fi inconjurate de un roi de molecule de apa ( asa cum se intampla cu alte molecule sau ioni , fenomen numit salvatare ) , iar fara aceasta nu are loc dizolvarea . Metanul este mai usor decat aerul ază greutatii moleculare mai scazute a moleculei CH4 ( 12 + ( 4 x 1 ) = 16 ) fata de moleculele oxigenului , O2 ( 2 x 16 = 32 ) si azotului , N2 ( 2 x 14 = 28 ) . Un volum de 22,4 l care contine , un mol de gaz , in conditii normale 16 g daca va fi ocupat de metan , fata de circa 29 de g cat va cantari daca va fi ocupat de aer. Metanul se lichefiaza foarte greu Din acest motiv , el se transporta de cele mai multe ori prin conducte , sub presiune , in stare gazoasa. e fizice ale metanului sunt prezente în tabelul următor : Formulă Moleculară p.t. p.f ρ° (în c.n. ) d aer CH( -183°C -162°C 0,7142g/l 0,5536 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. Proprietatii chimice Metanul este o substanta stabila , putin reactiva in conditii obisnuite. In prezenta unor reactivi energici ca oxigenul sau clorul si in conditii potrivit alese ( de temperatura , presiune si catalizatori) metanul poate fi facut sa reactioneze , ducand la produsi de mare insemnatate practica. Reactiile caracteristice pentru metan s湵⁴敲捡楴汩⁥敤猠扵瑳瑩瑵敩മ 1.Reacţia de halogenare +Cl2 +Cl2 +Cl2 +Cl2 CH4 —→CH3Cl —→CH 2Cl2 —→CHCl3 —→ CCl4 -HCl -HCl -HCl -HCl Metanul reacţionează uşor cu clorul şi cu bromul , nu reacţionează cu iodul , iar cu florul reacţionează violent formând acid fluorhidric şi tetrafluo- rură de carbon . Din amestecul de derivaţi cloruraţi cu diferite grade de substituţie rezultat din reacţia de clorurare a metanului , componenţii sunt separaţi prin distilare . Sunt utilizaţi ca solvenţi (CCl( ) , agenţi frigorifici (CH(Cl ) , anestezici (CHCl() şi intermediari în sinteze organice . 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 2.Reacţia de ardere CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q CH4 + 2O2 + 8N2 → CO2 + 2H2O + 8N2 Arderea metanului constituie reactia la oxidare a metanului de catre oxigen ; acesta poate sa fie oxigen pur sau oxigenul continut in aer. Reactia de ardere poate fi condusa in doua moduri : ardere completa si ardere incompleta. - Arderea completa consta in transformarea totala a metanului in bioxid de carbon si apa : CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + energie Metanul este un combustibil foarte larg utilizat. Covalentele oxigenului cu carbonul si oxigenul sunt mult mai stabile decat cele care asigura formarea moleculei O2 ; prin reactia de ardere se degaja foarte multa energie. In cursul reactiei , o parte din aceasta energie este folosita temporar pentru a invinge inertia chimica a moleculelor de metan ; intrand in reactie acestea vor elibera noi cantitati de energie si asftfel, reactia o data inceputa intr-un punct se propaga cu iuteala in intreaga masa a amestecului de metan si oxigen. Daca reactia se executa in arzatoare speciale, in care oxigenul vine in contact cu metanul in mod controlat, obtinem o flacara fierbinte de oxigen si metan in proportiile cerute de ecuatia de reactie , se produce o explozie, care, in anumite imprejurari, poate fi foarte periculoasa . Utilizarea metanului drept combustibil pentru motoare cu explozie este nerentabila din pricina dificultatii de a lichefia metanul, conditie esentiala pentru o buna inmaganizare a sa in rezervoarele vehicolelor . - Arderea incompleta consta in oxidarea partiala a metanului la carbon si apa. Aceasta se realizeaza prin ardere intr-un mediu cu mai putin oxigen decat ar fi necesar pentru a se produce combustia completa. CH4 + O2 = C + 2H2O Observam ca in arderea incompleta s-a folosit numai o molecula de oxigen la o molecula de metan fata de doua molecule de oxigen cate se foloseau la arderea completa. Arderea incompleta este un fenomen nedorit in arzatoare, unde urmarim obtinerea de energie ; atunci flacara ,, afuma " si produce mai putina caldura , deoarece lipseste energia care s-ar degaja daca ar avea loc si reactia carbonului cu oxigenul pentru a da bioxid de carbon , ca la arderea completa. Arderea incompleta a metanului se foloseste insa in scopul producerii industriale a negrului de fum. Prin arderea metanului se degajă o cantitate apreciabilă de căldură ( 890,78kj/mol ) . De aceea metanul este un combustibil valoros . Consumarea oxigenului din aer în reacţia de ardere a metanului constituie un procedeu de obţinere a azotatului, folosit, de exemplu, în sinteza amoniacului . 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 3. Reacţia de oxidare la aldehida formică Condiţii : 400-600°C şi catalizatori oxizi de azot CH4+O2 → CH2O + H2O ( aldehida formică ) Aldeida formică este utilizată la obţinerea novolacului şi a bachelitei , la conservarea preparatelor anatomice , formolul fiind o soluţie de aldehidă formică de concentraţie 40%. 4. Reacţia de oxidare cu vapori de apă Condiţii: Ni , 300-1000°C şi catalizator Ni CH4 + H2O ↔ CO +3H2 Condiţii: 400°C şi catalizatori oxizi de fier CO + H2O ↔ CO2 + H2 œ ž   ° ¼ ` z º º  j j ᔟ坨ᘀ땨㭗㔀脈䩃 䩡 䡭Ќ䡳Ќᘊ坨䌀᱊℀Prin oxidarea metanului cu vapori de apă se obţine un amestec de monoxid de carbon , CO şi hidrogen numit gaz de sinteză şi utilizat la obţinerea metanonului şi în alte sinteze organice . Monoxidul de carbon poate fi convertit la dioxid de carbon , procesul constituind o sursă de hidrogen folosit în sinteza amoniacului şi în alte scopuri . 5. Reacţia de amonoxidarea Condiţii : catalizatori de Pt , 1000°C CH4 + NH3 + 3/2O2 → HCN + 3H2O Oxidarea metanului cu aer în prezenţa amoniacului permite obţinerea acidului cianhidric, HCN, folosit în principal, la obţinerea fibrelor sintetice de tip poliacrilonitril şi a stiplexului . 6. Reacţia de obţinerea acetilenei La temperaturi de circa 30000, in arcul electric , are loc un alt tip de descompunere termica, care duce la hidrogen si acetilina. Condiţii : 1500°C 2CH4 → CH ≡ CH +3H2 (acetilenă) Obţinerea acetilenei din metan este cea mai importantă cale de chimizare a metanului pentru că acetilena este punctul de plecare al multor sinteze organice care duc la produse finite importante : cauciuc sintetic , materiale plastice , fibre sintetice etc. 7. Reacţia de obţinere a negrului de fum Descompunerea termica a metanului are loc foarte greu. La temperaturi peste 6000 metanul se descompune in elemente ; stim ca aceasta reactie este reversibila : CH4 → C + 2H2 Reacţia de descompunere a metanului în elemente este o reacţie puternic endotermă . Căldura necesară reacţiei se obţine prin arderea altei părţi de metan şi de aceea reacţia poate fi considerată şi ca o oxidare parţială a metanului . CH4 + O2 → C + 2H2O Negrul de fum se utilizează în industria de lacuri şi vopsele la obţinerea lacurilor, a cernelurilor tipografice , în industria cauciucurilor , la obţinerea grafitului de mare puritate . Produsele chimice obţinute prin reacţiile descrise mai sus şi-au găsit largi aplicaţii industriale Intrebuintarile metanului sunt multiple si interesante, in special in industria chimica pentru care metanul este una din cele mai valoroase materii prime. Metanul mai este utilizat drept combustibil dar azi se pune un accent deosebit pe transfornarea lui într-o serie de compuşi chimici de o mare importanţă practică . Această prelucrare se numeşte chimizarea metanului.Este suficient să precizăm că prin chimizare valoarea unui metru cub de gaz metan creşte de circa 30 de ori , ca să ne dăm seama de importanţa economică a acestuia. Chimizarea metanului se poate realiza pe urmatoarele cai: 1) Prin oxidare, metanul mai poate forma şi negru de fum, conform reacţiei: CH4 + O2 → C + 2H2O negru de fum Randamentul de obţinere a negrului de fum prin acest procedeu este foarte mic şi nerentabil. Astăzi se fabrică negrul de fum mult mai rentabil din produse petroliere, de exemplu la noi în ţară la Piteşti. Negrul de fum este utilizat în prelucrarea cauciucului, obţinerea cernelurilor de tipar, tuşuri etc. Când oxidarea metanului se face cu oxigen din aer, azotul existent rămâne necombinat: CH4 + aer (O2 + N2) → CO2 + 2 H2O + N2 Procesul constituind o importantă sursă de azot. 2) Chimizare prin oxidare parţială cu vapori de apă: Prin oxidarea metanului cu vapori de apă se obţine gaz de sinteză: Ni CH4 + H2O ────→ CO + 3H2 650-900°C gaz de sinteză Gazul de sinteză obţinut este folosit la scară industrială în diverse sinteze de alcooli, aldehide etc.. Prin oxidarea partiala a metanului se obtine, gazul de sinteza din 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. 3 )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. 4) 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). Amonooxidare este reacţia metanului cu amoniac şi aer, cu formare de acid cianhidric: Pt, 1000°C CH4 + NH3 + 3/2O2 ────→ HCN + 3 H2O acid cianhidric Produsele chimice obţinute prin reacţiile descrise mai sus şi-au găsit largi aplicaţii industriale în marile combinate chimice ale ţării noastre, fiind prelucrate în continuare, prin alte procese chimice. O alta cale pentru valorificarea metanului o poate constitui utilizarea lui ca agent energetic. Gazul metan este un combustibil superior carbunelui si chiar produselor petroliere la incalzitul cuptoarelor industriale el prezita avantaje din punct de vedere tehnic si economic: puterea calorifica mai mare, cheltuieli de exploatare si transport mult reduse, iar cele de depozitare inexistente. Schema chimizării metanului Bibliografie: - HYPERLINK "http://www.referat.ro" www.referat.ro - HYPERLINK "http://www.google.com" www.google.com - www.altavista.com 쥁@