I. Metanul
Metanul este componentul principal al gazelor naturale.
Formula moleculară a metanului este CH4.
Metanul se mai află în:
a) gazele de sondă;
b) gazele de cocserie (gazele rezultate la distilarea uscată a cărbunilor de pământ);
c) gazele de cracare.
Metanul există şi în minele de cărbuni.
Aici formează împreună cu aerul amestecul exploziv numit gaz grizu.
II. Proprietăţi fizice ale metanului
Metanul este un gaz:
a) incolor;
b) mai uşor decât aerul;
c) insolubil în apă;
d) solubil în alcool, eter, benzen.
III. Proprietăţi chimice ale metanului
Metanul reprezintă proprietăţile alcanilor, dar are şi proprietăţi specifice.
Cele mai importante reacţii la care participă metanul, reacţii aplicate în industria chimică, sunt prezentate în continuare.
1. Oxidarea la aldehida formică
Prin oxidarea parţială a metanului, în prezenţa oxizilor de azot, se obţine aldehida formică.
Aldehida formică este utilizată la obţinerea:
a) novolacului;
b) bachelitei.
Soluţia de aldehidă formică de concentraţie 40% este numită formol şi se foloseşte la:
a) dezinfecţie;
b) conservarea preparatelor anatomice.
2. Conversia catalitică a metanului
Conversia metanului constă în oxidarea lui parţială la:
a) monoxid de carbon (CO);
b) hidrogen (H2).
Oxidarea se face cu ajutorul unor agenţi oxidanţi: vapori de H2O, O2, CO2 sau amestecul lor.
Procesul este complex, are loc în prezenţa unor catalizatori şi la anumite temperaturi.
Amestecul gazos rezultat din conversia metanului cu vapori de apă şi oxigen, numit uneori şi gaz de apă, este prelucrat în continuare şi folosit în diferite sinteze.
Acesta constituie sursă de hidrogen pentru obţinerea amoniacului.
Amestecul de CO şi H2 în raport molar 1:2 se numeşte gaz de sinteză şi se utilizează la obţinerea metanolului (CH3OH) şi în alte sinteze organice.
3. Amonoxidarea
Oxidarea metanului cu aer în prezenţa amoniacului permite obţinerea acidului cianhidric (HCN).
Acidul cianhidric este folosit, în principal, la obţinerea:
a) fibrelor sintetice de tip poliacrilonitril;
b) stiplexului.
4. Descompunerea termică în acetilenă şi hidrogen
Încălzit la temperaturi în jur de 1500°C (1400-1600°C) metanul se transformă în:
a) acetilenă (C2H2);
b) hidrogen (H2).
Condiţia ca reacţia de obţinere a acetilenei să aibă loc cu prioritate este ca temperatura să fie cât mai aproape de 1500°C şi timpul de reacţie să fie foarte scurt.
Pentru a evita descompunerea acetilenei, gazele rezultate din reacţie sunt răcite brusc.
În industrie, se utilizează mai multe procedee de obţinere a acetilenei din metan, care se deosebesc între ele prin modul în care este asigurată energia necesară acestei reacţii.
4.1 Procedeul oxidării parţiale
În procedeul oxidării parţiale, care este cel mai răspândit, raportul metan:oxigen este astfel calculat, încât să se asigure:
a) arderea unei părţi din metan;
b) încălzirea gazelor la 1500°C;
c) căldura necesară conversiei altei părţi din metan în acetilenă.
Gazele rezultate din reacţie conţin circa 8% acetilenă.
Sunt răcite rapid cu apă, iar acetilena este izolată prin dizolvare într-un solvent selectiv.
În final, se obţine acetilenă de puritate mare, utilizată mai departe în diferite sinteze.
4.2. Procedeul cracării în arc electric
În procedeul cracării în arc electric, căldura necesară reacţiei este furnizată prin descărcarea electrică care se realizează între doi electrozi metalici legaţi la o sursă de curent electric.
Obţinerea acetilenei din metan este cea mai importantă cale de chimizare a metanului.
Acetilena este punctul de plecare a multor sinteze organice care duc la produse finite importante:
a) cauciuc sintetic;
b) materiale plastice;
c) fibre sintetice etc.
IV. Utilizări ale metanului
Metanul din gazele naturale este:
a) un combustibil valoros;
b) o materie primă importantă în industria chimică.
Din metan se obţin substanţe care sunt materii prime importante pentru alte sinteze organice:
a) solvenţi;
b) agenţi frigorifici;
c) aldehidă formică;
d) gaz de sinteză;
e) acid cianhidric;
f) acetilenă;
g) negru de fum etc.
Metanul
Etichete
– Utilizările metanului.