Metanul, Proprietăţi fizice, Proprietăţi chimice, Utilizări

Metanul

Metanul (CH4) este componentul principal al gazelor naturale. Se mai află în gazele de sondă, în gazele de cocserie (gazele rezultate la distilarea uscată a cărbunilor de pământ) şi în gazele de cracare. Metanul există şi în minele de cărbuni, unde formează împreună cu aerul amestecul exploziv numit gaz grizu.

Proprietăţi fizice

Metanul este un gaz incolor, mai uşor decât aerul, insolubil în apă, solubil în alcool, eter, benzen. Formula sa moleculară este CH4.

Proprietăţi chimice

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.

Oxidarea la aldehida formică

Prin oxidarea parţială a metanului, în prezenţa oxizilor de azot, se obţine aldehida formică. Ea este utilizată la obţinerea novolacului şi a bachelitei. Soluţia de aldehidă formică de concentraţie 40% este numită formol şi se foloseşte la dezinfecţie şi la conservarea preparatelor anatomice.

Conversia catalitică a metanului

Conversia metanului constă în oxidarea lui parţială la monoxid de carbon (CO) şi hidrogen (H2) 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. 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.

Metanul

Amonoxidarea

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.

Descompunerea termică în acetilenă şi hidrogen

Încălzit la temperaturi în jur de 1500°C (1400-1600°C) metanul se transformă în acetilenă (C2H2) şi 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 acetilinei din metan, care se deosebesc între ele prin modul în care este asigurată energia necesară acestei reacţii.

Procedeul oxidării parţiale

În procedeul oxidării parţiale, care este cel mai răspândit, raportul metan:oxigen este astfel calculat, încât să se asigure, prin arderea unei părţi din metan, încălzirea gazelor la 1500°C şi 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.

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, pentru că acetilena este punctul de plecare a multor sinteze organice care duc la produse finite importante: cauciuc sintetic, materiale plastice, fibre sintetice etc.

Utilizări ale metanului

Metanul din gazele naturale este şi un combustibil valoros, dar şi o materie primă importantă în industria chimică. Astfel, din metan se obţin: solvenţi, agenţi frigorifici, aldehidă formică, gaz de sinteză, acid cianhidric, acetilenă, negru de fum etc., substanţe care sunt materii prime importante pentru alte sinteze organice.


Metanul, Proprietăţi fizice, Proprietăţi chimice, Utilizări publicat: 2017-11-09T09:20:35+00:00, actualizat: 2017-11-09T10:44:46+00:00 by Colegiu.info