Ch4 ما الغاز. الغاز الطبيعي - CH4 (الميثان)

في الماء

؟ جم/100 مل (؟ ج) درجة حرارة الانصهار-182.5 درجة مئوية عند 1 ATM درجة حرارة الغليان-161.6 درجة مئوية (111.55 كلفن) النقطة الثلاثية90.7 ك، 0.11 بار بناء شكل الجزيءرباعي الاسطح عزم ثنائي الاقطابصفر خطر درجة حرارة
ومضات-188 ج درجة حرارة
الاحتراق التلقائي537 ج حدود الانفجار 5-15% المركبات ذات الصلة ألكانات العائلةالإيثان
البروبان اتصالات أخرىالميثانول
كلورو ميثان

2. هيكل الجزيء

الصيغة الجزيئية CH 4. الصيغ الهيكلية والإلكترونية:

ن | ن-س-ن | ح

3. الخصائص الكيميائية

العضو الأول في السلسلة المتجانسة من الهيدروكربونات المشبعة (الميثان). الميثان مادة غير نشطة كيميائيا. في ظل الظروف العادية، فهو مقاوم تمامًا للأحماض والقلويات والعوامل المؤكسدة. وبالتالي، عندما يتم تمرير الميثان عبر محلول KMnO 4، وهو عامل مؤكسد قوي إلى حد ما، فإنه لا يتأكسد ولا يختفي اللون البنفسجي للمحلول. لا يدخل الميثان في تفاعل إضافة (رسالة)، حيث أن جميع التكافؤات الأربعة لذرة الكربون في جزيئه مشبعة تمامًا. بالنسبة للميثان، مثل الهيدروكربونات المشبعة الأخرى، تكون تفاعلات الاستبدال نموذجية، حيث يتم استبدال ذرات الهيدروجين بذرات عناصر أخرى أو مجموعات ذرية. يتميز الميثان أيضًا بالتفاعل مع الكلور، والذي يحدث في درجات الحرارة العادية تحت تأثير الضوء المنتشر (يمكن أن يحدث انفجار في ضوء الشمس المباشر). وفي هذه الحالة يتم استبدال ذرات الهيدروجين الموجودة في جزيء الميثان بذرات الكلور تباعا

• CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك
• CH 3 Cl + Cl 2 = CH 2 Cl 2 + حمض الهيدروكلوريك
• CH 2 Cl 2 + Cl 2 = CHCl 3 + حمض الهيدروكلوريك
• CHCl 3 + Cl 2 = CCl 4 + حمض الهيدروكلوريك

نتيجة للتفاعل، يتم تشكيل خليط من كلوريد الميثان.

في الغلاف الجوي، يحترق غاز الميثان بلهب عديم اللون ويطلق كمية كبيرة من الحرارة:

• CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

يشكل الميثان خليطًا متفجرًا قابلاً للاشتعال مع الهواء. عندما يتم تسخين الميثان دون وصول الهواء إلى درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، فإنه يتحلل إلى عناصر - الكربون (السخام) والهيدروجين:

• CH 4 = C + 2H 2

4. التوزيع في الطبيعة

الميثان هو المكون الرئيسي:

• الغازات الطبيعية القابلة للاشتعال (تصل إلى 99.5%)،
• الزيوت المرتبطة (39-91%)،
• المستنقعات (99%) والمناجم (34-48%) الغازات؛
• موجود في غازات البراكين الطينية (أكثر من 95%)،
• ويحدث بشكل متقطع في الغازات البركانية وفي غازات الصخور النارية والمتحولة.

تذوب كمية كبيرة من غاز الميثان في مياه المحيطات والبحار والبحيرات. يبلغ متوسط ​​\u200b\u200bمحتوى الميثان في مياه المحيط العالمي حوالي 10-2 سم 3 / لتر ، والكمية الإجمالية 14.10 12 م 3. وتزيد كمية الميثان المذابة في مياه التكوين بعدة مرات عن احتياطياتها الصناعية.

يتواجد الميثان أيضًا في الغلاف الجوي للأرض، والمشتري، وزحل، وأورانوس؛ في غازات التربة السطحية للقمر. يتكون الجزء الأكبر من الميثان في صيف الأرض والغلاف المائي أثناء التدمير الكيميائي الحيوي والتحفيز الحراري للمواد العضوية المشتتة والفحم والنفط. يتشكل الميثان أثناء التحلل اللاهوائي للمواد العضوية، وخاصة السليلوز (تخمر الميثان).

في طبيعة الأرض، الميثان شائع جدًا. تتكون الغازات الطبيعية القابلة للاحتراق من 90-97% من الميثان. وتشكل رواسب عديدة، يتم استخراجها منها وإيصالها عبر خطوط أنابيب الغاز إلى مكان الاستخدام. في قاع المستنقعات والبرك يتشكل غاز الميثان نتيجة تحلل بقايا النباتات دون الوصول إلى الهواء. ولهذا السبب يطلق عليه أيضًا اسم غاز المستنقع. تحت اسم "غاز المناجم"، يتراكم غاز الميثان في مناجم الفحم نتيجة انطلاقه من طبقات الفحم والصخور المرتبطة به، حيث يوجد فيها بشكل حر ومقيد. أثناء تشغيل المناجم، لوحظ إطلاق غاز الميثان من طبقات الفحم بكمية تصل إلى 70-80 م/طن ث. ب. م (طن s.b.m. - طن من الكتلة الجافة الخالية من الرماد)، مما يجعلها مجدية اقتصاديًا بشكل مستقل أو مصاحب للاستخراج (التفريغ) من رواسب الفحم.

يعد غاز الألغام النارية خطيرًا جدًا لأنه يمكن أن يشكل خليطًا متفجرًا مع الهواء. تبلغ نسبة تركيزات الميثان الأكثر انفجارًا في الهواء 9-14٪.

في درجات الحرارة المنخفضة، يشكل الميثان مركبات متضمنة - هيدرات الغاز، المنتشرة في الطبيعة.

الوقود الاحفوري الوقود الطبيعي غير الأحفوري الوقود الاصطناعي

الوقود الحيوي VVVS الغازات المنتجة وقود فحم الكوك

المفاهيم

المواد الخام الحيوية للطاقة

يتم استخدام كميات كبيرة من الميثان كوقود مناسب ورخيص. ينتج عن الاحتراق غير الكامل للميثان السخام، الذي يستخدم لإنتاج حبر الطباعة وكحشو مطاطي، وينتج التحلل الحراري (فوق 1000 درجة مئوية) السخام والهيدروجين، الذي يستخدم لتخليق الأمونيا. منتج الكلورة الكاملة للميثان - رابع كلوريد الكربون CCl 4 - مذيب جيد للدهون ويستخدم في استخلاص الدهون من حبوب البذور الزيتية. يعمل الميثان أيضًا كمادة أولية لإنتاج الأسيتيلين وكحول الميثيل والعديد من المنتجات الكيميائية الأخرى.

7. الميثان كعامل في إنتاج الفحم

م يشكل مخاليط متفجرة مع الهواء. عندما يصل محتوى الهواء إلى 5-6٪، يحترق M. بالقرب من مصدر الحرارة (درجة حرارة الالتهاب 650-750 درجة مئوية)، عند محتوى 5-15.2 (16)٪ ينفجر، أكثر من 16٪ يمكن أن يكون حرق مع تدفق الأكسجين، وانخفاض تركيز M. متفجر. م له تأثير مخدر ضعيف . MPC 300 mg/m 3. يؤدي إطلاق المعدن إلى أعمال المناجم إلى خلق خطر خاص أثناء تعدين الفحم. هناك ثلاثة أشكال من إطلاق M. في أعمال المناجم: عادي، وسوفلي، ومفاجئ. بناءً على وفرة غاز الميثان، وفقًا لـ "قواعد السلامة لمناجم الفحم والصخر الزيتي"، تنقسم المناجم إلى خمس فئات. ومعيار هذا التقسيم هو الوفرة النسبية للميثان، أي. كمية الميثان بالمتر المكعب المنبعث يوميًا لكل طن واحد من متوسط ​​الإنتاج اليومي: مع إطلاق الميثان حتى 5 م 3 / طن، 5 - 10 م 3 / طن، 10 - 15 م 3 / طن؛ فئة فائقة - أكثر من 15 م 3 / طن؛ خطير بسبب إفرازات سوفليه. تنتمي المناجم التي تشكل طبقات خطيرة أو تهدد بالانفجارات المفاجئة للفحم والغاز والصخور إلى فئة خاصة - خطيرة بسبب الانفجارات المفاجئة. يعتبر استخراج الميثان من طبقات الفحم أمرا واعدا (انظر محتوى الميثان في طبقات الفحم، والميثان من رواسب الفحم). في نهاية القرن العشرين. تم التعامل مع هذه المشكلة فقط في الولايات المتحدة الأمريكية من قبل العلماء تقريبًا. 40 جامعة تقريبًا. 100 شركة. كما تم إجراء المحاولات الصناعية الأولى لاستخدام الميثان المصاحب (في تعدين الفحم) في أوكرانيا، في منطقة دونباس. في الصناعة، يستخدم الميثان لإنتاج الغاز الاصطناعي، والأسيتيلين، والكلوروفورم، ورابع كلوريد الكربون، وأسود الكربون، وما إلى ذلك. وتعتبر منتجات الأكسدة الجزئية للميثان بمثابة المواد الأولية لصناعة البلاستيك المستخدم في التخليق العضوي.

أنظر أيضا

مصادر

الغاز الطبيعي عبارة عن هيدروكربونات غازية تتشكل في أحشاء الأرض. ويصنف على أنه معدن، وتستخدم مكوناته كوقود.

خصائص وتكوين الغاز الطبيعي

الغاز الطبيعي قابل للاشتعال والانفجار بنسبة 10٪ هواء تقريبًا. وهو أخف بمقدار 1.8 مرة من الهواء، وعديم اللون والرائحة، وترجع هذه الخصائص إلى محتواه العالي من الألكانات الغازية (CH4 - C4H10). يهيمن الميثان (CH4) على تكوين الغاز الطبيعي، ويشغل من 70 إلى 98٪، أما باقي الحجم فهو مملوء بمتجانساته وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والميركابتانات والزئبق والغازات الخاملة.

تصنيف الغازات الطبيعية

لا يوجد سوى 3 مجموعات:

• أولها يكاد يكون القضاء على محتوى الهيدروكربونات بأكثر من مركبين كربونيين، ما يسمى بالغازات الجافة، التي يتم الحصول عليها حصرا في الحقول المخصصة لإنتاج الغاز فقط.
• والثاني هو الغازات المنتجة في وقت واحد مع المواد الخام الأولية. وهي غازات جافة مسالة وبنزين غازي ممزوج ببعضهما البعض.
• أما المجموعة الثالثة فتشمل الغازات التي تتكون من الغاز الجاف وكمية كبيرة من الهيدروكربونات الثقيلة، حيث يتم عزل البنزين والنفتا والكيروسين. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي التركيب على كمية صغيرة من المواد الأخرى. ويتم استخراج هذه المواد من حقول مكثفات الغاز.

خصائص المواد المكونة

الأعضاء الأربعة الأولى من السلسلة المتماثلة في الظروف العادية هي غازات قابلة للاشتعال عديمة اللون والرائحة، قابلة للانفجار وقابلة للاشتعال:

الميثان

المادة الأولى في سلسلة الألكانات هي الأكثر مقاومة لدرجات الحرارة. وهو قابل للذوبان قليلا في الماء وأخف من الهواء. يتميز احتراق غاز الميثان في الهواء بظهور لهب أزرق. أقوى انفجار يحدث عندما يمتزج حجم واحد من الميثان مع عشرة أحجام من الهواء. وفي النسب الحجمية الأخرى، يحدث الانفجار أيضًا، ولكن بقوة أقل. بالإضافة إلى ذلك، قد يعاني الشخص من ضرر لا يمكن إصلاحه إذا استنشق تركيزات عالية من الغاز.

يمكن أن يكون الميثان في حالة ركام صلبة على شكل هيدرات غازية.

طلب:

يتم استخدامه كوقود صناعي والمواد الخام. يستخدم الميثان لإنتاج عدد من المنتجات المهمة - الهيدروجين والفريون وحمض الفورميك والنيتروميثان والعديد من المواد الأخرى. لإنتاج كلوريد الميثيل ومركباته المتماثلة، تتم معالجة الميثان بالكلور. ينتج عن الاحتراق غير الكامل للميثان كربون مشتت بدقة:

CH4 + O2 = C + 2H2O

ويظهر الفورمالديهايد من خلال تفاعل الأكسدة، وعند التفاعل مع الكبريت يظهر ثاني كبريتيد الكربون.

إن تفكك روابط كربون الميثان تحت تأثير درجة الحرارة والتيار ينتج عنه الأسيتيلين المستخدم في الصناعة. يتم إنتاج حمض الهيدروسيانيك عن طريق أكسدة الميثان مع الأمونيا. الميثان هو أحد مشتقات الهيدروجين في توليد الأمونيا، كما يحدث إنتاج الغاز التخليقي بمشاركته:

CH4 + H2O -> CO+ 3H2

يستخدم لربط الهيدروكربونات والكحوليات والألدهيدات والمواد الأخرى. يستخدم الميثان بنشاط كوقود للمركبات.

الإيثان

الهيدروكربون المحدد، C2H6، هو مادة عديمة اللون في الحالة الغازية وتنتج القليل من الضوء عند حرقها. وهو يذوب في الكحول بنسبة 3:2، كما يقولون "مثل في مثل"، ولكنه يكاد لا يذوب في الماء. عند درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية، وفي غياب مسرع التفاعل، يتحلل الإيثان إلى إيثيلين وهيدروجين:

CH4 + H2O -> CO+ 3H2

لا يستخدم الإيثان في صناعة الوقود، فالغرض الرئيسي من استخدامه في الصناعة هو إنتاج الإيثيلين.

البروبان

هذا الغاز قليل الذوبان في الماء وهو وقود يستخدم على نطاق واسع. ينتج الكثير من الحرارة عند حرقه وهو عملي للاستخدام. البروبان هو منتج ثانوي لعملية التكسير في صناعة النفط.

البيوتان

وهو منخفض السمية، ورائحة محددة، وله خصائص مسكرة، واستنشاق البيوتان يسبب الاختناق وعدم انتظام ضربات القلب، ويؤثر سلبا على الجهاز العصبي. يظهر أثناء تكسير غاز البترول المصاحب.

طلب:

المزايا التي لا يمكن إنكارها للبروبان هي التكلفة المنخفضة وسهولة النقل. ويستخدم خليط البروبان والبيوتان كوقود في المناطق المأهولة بالسكان والتي لا يتوفر فيها الغاز الطبيعي، عند معالجة المواد منخفضة الذوبان ذات السماكة الصغيرة، بدلاً من الأسيتيلين. غالبًا ما يستخدم البروبان في شراء المواد الخام ومعالجة الخردة المعدنية. في الحياة اليومية، تشمل مجالات الضرورة التدفئة والطهي على مواقد الغاز.

بالإضافة إلى الألكانات المشبعة، يشمل الغاز الطبيعي:

نتروجين

ويتكون النيتروجين من نظيرين 14A و15A، ويستخدم للحفاظ على الضغط في الآبار أثناء الحفر. للحصول على النيتروجين، يتم تسييل الهواء وفصله بالتقطير؛ ويشكل هذا العنصر 78% من تركيبة الهواء. وهي تستخدم بشكل رئيسي لإنتاج الأمونيا، والتي يتم الحصول منها على حمض النيتريك والأسمدة والمتفجرات.

ثاني أكسيد الكربون

مركب يتغير عند الضغط الجوي من الحالة الصلبة (الثلج الجاف) إلى الحالة الغازية. يتم إطلاقه أثناء تنفس الكائنات الحية، ويوجد أيضًا في الينابيع المعدنية والهواء. ثاني أكسيد الكربون هو مادة مضافة للغذاء تستخدم في أسطوانات طفايات الحريق وبنادق الهواء.

كبريتيد الهيدروجين

غاز شديد السمية - وهو أكثر المركبات المحتوية على الكبريت نشاطاً، ولذلك فهو خطير جداً على الإنسان بسبب تأثيره المباشر على الجهاز العصبي. وهو غاز عديم اللون في الظروف العادية، ويتميز بطعم حلو ورائحة كريهة تشبه رائحة البيض الفاسد. وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في الإيثانول، على عكس الماء. ويتم الحصول منه على الكبريت وحمض الكبريتيك والكبريتيت.

هيليوم

هذا منتج فريد يتراكم ببطء في القشرة الأرضية ويتم الحصول عليه عن طريق غازات التجميد العميق التي تحتوي على الهيليوم. في الحالة الغازية، فهو غاز خامل ليس له تعبير خارجي. الهيليوم في حالة سائلة، وهو أيضًا عديم الرائحة وعديم اللون، ولكنه يمكن أن يصيب الأنسجة الحية. الهيليوم غير سام ولا يمكن أن ينفجر أو يشتعل، ولكن بتركيزات عالية في الهواء يسبب الاختناق. يتم استخدامه عند العمل بالمعادن وكحشو للبالونات والمناطيد.

الأرجون

نبيلة، غير قابلة للاشتعال، غير سامة، بدون طعم أو لون. يتم إنتاجه كمرافق لفصل الهواء إلى غاز الأكسجين والنيتروجين. يستخدم لإزاحة الماء والأكسجين لإطالة العمر الافتراضي للطعام، كما أنه يستخدم في لحام المعادن وقطعها.

الميثان (غاز المستنقعات؛ CH 4) هو أبسط الهيدروكربونات المشبعة. غاز عديم اللون والرائحة، نقطة الانصهار -182.48 درجة. يشتعل الميثان بسهولة؛ خليط من الميثان والهواء متفجر.

ويشكل الميثان المكون الرئيسي للغاز الطبيعي (60-99%)، وغاز المناجم (35-40%)، بالإضافة إلى منتجات التحلل اللاهوائي المختلفة للمواد العضوية، مثل غاز المستنقعات وغازات حقول الري. يتشكل الميثان بكميات كبيرة أثناء فحم الفحم وهدرجة الفحم وفي العمليات الصناعية الأخرى.

يستخدم الميثان كوقود للتغويز، وكذلك للتخليق الصناعي للهيدروكربونات ذات الحجم الكبير. وزن. مع الاحتراق غير الكامل أو الأكسدة الحفزية للميثان، فإنه يشكل الميثانول (انظر كحول الميثيل)، (انظر)، الأسيتيلين (انظر). ويستخدم الميثان أيضًا في إنتاج السخام وكلوريد الميثيل والكلوربروموبنزين والنيتروميثان ومنتجات أخرى.

ويوجد الميثان في الغازات المعوية (نتيجة تخمر الميثان)، وفي دم الحيوانات والإنسان.

الميثان هو المركب الأكثر خاملة في مجموعة هيدروكربونات البارافين. الميثان الفسيولوجي غير مبال ويمكن أن يسبب التسمم فقط بتركيزات عالية جدًا (بسبب انخفاض قابلية ذوبان الميثان في الماء والدم). ومع ذلك، فإن التأثير السام للميثان يحدث أيضًا عند تركيزات أقل من الميثان في الهواء. وبالتالي، عندما يحتوي الهواء على 25-30٪ ميثان، تظهر العلامات الأولى (زيادة معدل ضربات القلب، زيادة حجم التنفس، ضعف تنسيق حركات العضلات الدقيقة، وما إلى ذلك). التركيزات العالية من غاز الميثان في الهواء تسبب الصداع لدى البشر. يظهر التأثير السام الكامل للميثان فقط عند الضغط المرتفع (2-3 ضغط جوي).

الإسعافات الأولية في حالة التسمم الحاد: إبعاد المصاب عن الأجواء الضارة. زجاجات الماء الساخن. إذا لم يكن هناك تنفس، يتم إجراء التنفس الاصطناعي على الفور (قبل وصول الطبيب)، والذي يتوقف فقط بعد ظهور علامات تيبس الموت.

الآثار المزمنة لغاز الميثان. في أولئك الذين يعملون في أو في الصناعات التي يتواجد فيها الميثان والهيدروكربونات الأخرى من سلسلة الميثان في الهواء، تم وصف تغيرات ملحوظة في الجانب (منعكس عيني-قلبي إيجابي، اختبار الأتروبين الواضح، ). ومع ذلك، فإن التعرض المزمن للميثان لا يسبب تغيرات عضوية حادة، على الرغم من أن بعض الباحثين يربطون حدوث الرأرأة لدى عمال المناجم مع التعرض لفترة طويلة للميثان.

الوقاية من التسمم بغاز الميثان. في المناجم تحت الأرض، لا يُسمح بمحتوى الميثان الذي يزيد عن 0.75%. إذا زاد محتوى غاز الميثان، يجب إزالة العمال وتهوية المبنى. الإجراء الرئيسي لمنع تراكم غاز الميثان في المناجم هو وجود تهوية جيدة. للحماية الشخصية، من الضروري استخدام الخوذات المزودة بإمدادات الهواء القسري أو أجهزة التنفس المجهزة بإمدادات الهواء.

الخصائص الكيميائية للميثان لا تختلف عن الخصائص الكامنة في الجميع. في دورة الكيمياء المدرسية، تتم دراسة الميثان باعتباره أحد المواد العضوية الأولى، لأنه أحد أبسط ممثلي الألكانات.

صيغة الميثان وطرق إنتاجه

ويوجد الميثان بكميات كبيرة في الغلاف الجوي. ولا ننتبه لوجود هذا الغاز في الهواء، لأنه لا يؤثر على جسمنا بأي شكل من الأشكال، لكن طيور الكناري حساسة جداً لغاز الميثان.

ذات مرة، ساعدوا عمال المناجم على العمل تحت الأرض. وعندما تغيرت نسبة الميثان توقفت الطيور عن الغناء. كان هذا بمثابة إشارة للشخص بأنه قد نزل عميقًا جدًا ويحتاج إلى الصعود.

يتشكل الميثان نتيجة لتحلل بقايا الكائنات الحية.ليس من قبيل الصدفة أن يتم ترجمة الميثان من اللغة الإنجليزية كغاز مستنقع، لأنه يمكن العثور عليه في خزانات المستنقعات ومناجم الفحم.

المصدر الرئيسي للغاز في القطاع الزراعي هو الماشية. نعم، فهي تزيل غاز الميثان من الجسم بالإضافة إلى الفضلات الأخرى. بالمناسبة، يمكن أن تؤدي زيادة عدد الماشية على هذا الكوكب إلى تدمير طبقة الأوزون، لأن الميثان والأكسجين يشكلان خليطا متفجرا.

يمكن إنتاج الميثان صناعيًا عن طريق تسخين الكربون والهيدروجين أو عن طريق تصنيع غاز الماء؛ وتحدث جميع التفاعلات في وجود محفز، غالبًا ما يكون النيكل.

وفي الولايات المتحدة الأمريكية، تم تطوير نظام كامل لاستخلاص الميثان، وهو قادر على استخلاص ما يصل إلى 80% من الغاز من الفحم الطبيعي.واليوم يقدر الخبراء احتياطي الميثان في العالم بـ 260 تريليون متر مكعب! وحتى احتياطيات الغاز الطبيعي أصغر بكثير.

في المختبر، يتم إنتاج الميثان عن طريق تفاعل كربيد الألومنيوم (مركب غير عضوي من الألومنيوم مع الكربون) والماء. يستخدم أيضًا والذي يتفاعل مع خلات الصوديوم، والمعروف باسم المضافات الغذائية E262.

الخصائص الفيزيائية للميثان

صفة مميزة:

1. غاز عديم اللون، عديم الرائحة.
2. مادة متفجرة.
3. غير قابل للذوبان في الماء.
4. نقطة الغليان: -162 درجة مئوية، نقطة التجمد: -183 درجة مئوية.
5. الكتلة المولية: 16.044 جم/مول.
6. الكثافة: 0.656 كجم/م3.

الخواص الكيميائية للميثان

عند الحديث عن الخواص الكيميائية، نسلط الضوء على تلك التفاعلات التي يدخل فيها الميثان. وترد أدناه جنبا إلى جنب مع الصيغ.

احتراق الميثان

مثل جميع المواد العضوية، يحترق الميثان. يمكنك ملاحظة أنه أثناء الاحتراق يتشكل لهب مزرق.

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

ويسمى هذا التفاعل تفاعل الاحتراق أو الأكسدة الكاملة.

الاستبدال

يتفاعل الميثان أيضًا مع الهالوجينات. هذه هي العناصر الكيميائية للمجموعة 17 في الجدول الدوري لمندليف. وتشمل هذه: الفلور والكلور والبروم واليود والأستاتين. يسمى التفاعل مع الهالوجينات بتفاعل الاستبدال أو الهالوجين. يحدث هذا التفاعل فقط في وجود الضوء.

الكلورة والبرومة

إذا تم استخدام الكلور كهالوجين، فسيسمى التفاعل تفاعل الكلورة. إذا كان الهالوجين عبارة عن بروم، فالبرومة، وهكذا.

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

CH 4 + Br 2 → CH 3 Br + HBr

الكلورة. يمكن للألكانات السفلية أن تتكلور بشكل كامل.

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

CH 3 Cl + Cl 2 → CH 2 Cl 2 + حمض الهيدروكلوريك

CH 2 Cl 2 + Cl 2 → CHCl 3 + حمض الهيدروكلوريك

CHCl 3 + Cl 2 → CСl 4 + حمض الهيدروكلوريك

وبالمثل، يمكن أن يخضع الميثان لتفاعل المعالجة بالبروم بالكامل.

CH 4 + بروم 2 → CH 3 بروم + H بروم

CH3Br +Br2 → CH2Br2 + HBr

CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + HBr

CHBr 3 + Br 2 → CBr 4 + HBr

مع اليود لا يوجد مثل هذا التفاعل، ولكن مع الفلور، على العكس من ذلك، يصاحبه انفجار سريع.

تقسيم

يتميز هذا الهيدروكربون أيضًا بتفاعل التحلل. التحلل الكامل:

CH 4 → C + 2H₂

والتحلل غير الكامل:

2CH 4 → ج 2 ح 2 + 3 ح 2

التفاعل مع الأحماض

يتفاعل الميثان مع حمض الكبريتيك المركز. يسمى التفاعل الكبريتنة ويحدث مع تسخين طفيف.

2CH 4 + H2 SO 4 → CH 3 SO 3 H + H 2 O

أكسدة

كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن يتأكسد CH 4 تمامًا، ولكن مع نقص الأكسجين، من الممكن حدوث أكسدة غير كاملة.

2CH 4 + 3O 2 → 2CO + 4H 2 O

CH 4 + O 2 → C + 2H 2 O

ومن بين أمور أخرى، يتميز هذا الغاز بالأكسدة الحفزية. يحدث في وجود محفز. عند نسب مختلفة من مولات المادة، يتم الحصول على منتجات تفاعل نهائية مختلفة. خاصة:

• الكحولات: 2CH 4 + O 2 → 2CO 3 OH
• الألدهيدات: CH 4 + O 2 → HSON + H 2 O
• : 2CH 4 + 3O 2 → 2НСООН + 2Н 2 O

ويحدث التفاعل عند درجة حرارة 1500 درجة مئوية. ويسمى هذا التفاعل أيضًا بالتكسير - التحلل الحراري.

نترات الميثان

وهناك أيضًا تفاعل النترات أو تفاعل كونوفالوف، الذي سمي على اسم العالم الذي أثبت أن حمض النيتريك المخفف يعمل مع الهيدروكربونات المشبعة. تسمى منتجات التفاعل مركبات النيترو.

CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O

يتم التفاعل عند درجة حرارة 140-150 درجة مئوية.

نزع الهيدروجين من الميثان

بالإضافة إلى ذلك، يتميز الميثان بتفاعل نزع الهيدروجين (التحلل) - انفصال ذرات الهيدروجين وإنتاج الأسيتيلين، في هذه الحالة.

2CH 4 → ج 2 ح 2 + 3 ح 2

تطبيق الميثان

يستخدم الميثان، مثل الهيدروكربونات المشبعة الأخرى، على نطاق واسع في الحياة اليومية. يتم استخدامه في إنتاج البنزين والطيران ووقود الديزل.

يستخدم كقاعدة للحصول على المواد الخام العضوية المختلفة في المؤسسات. كما يستخدم الميثان على نطاق واسع في الطب والتجميل.

ويستخدم الميثان في إنتاج المطاط الصناعي والدهانات والإطارات.

يستخدم الرياضيون ما يسمى بالميثان السائل لزيادة الوزن بسرعة في فترة زمنية قصيرة.

وعندما تتم معالجة الميثان بالكلور، تتشكل مادة تستخدم فيما بعد لإزالة الشحوم من الأسطح أو كمكون في مزيلات طلاء الأظافر. لبعض الوقت، تم استخدام منتج تفاعل الميثان والكلور كمخدر.