Химические свойства метана, формула, плотность, горение газа, молярная масса, применение в промышленности, термическое разложение, бромирование метана, строение молекулы
Химические свойства метана ничем не отличаются от свойств, присущих всем веществам класса алканов. В школьном курсе химии метан изучают одним из первых веществ органики, так как он является одним из простейших представителей алканов.
В его составе один атом углерода и четыре атома водорода.
Формула метана и способы его получения
| Молекулярная формула метана | Структурная формула метана |
| СH4
| Н | Н — С — Н | Н |
Метан в больших количествах содержится в атмосфере. Мы не обращаем внимания на нахождение этого газа в воздухе, ведь на нашем организме это никак не отражается, а вот канарейки очень чувствительны к метану.
Когда-то они даже помогали шахтерам спускаться под землю. Когда процентное содержание метана изменялась, птицы переставали петь. Это служило сигналом для человека, что он спустился слишком глубоко и нужно подниматься наверх.
Образуется метан в результате распада остатков живых организмов. Не случайно с английского methane переводится, как болотный газ, ведь он может быть обнаружен в заболоченных водоемах и каменноугольных шахтах.
Основным источником газа в агропромышленном комплексе является рогатый скот. Да, метан они выводят из организма вместе с остальными продуктами жизнедеятельности. Кстати, увеличение числа рогатого скота на планете может привести к разрушению озонового слоя, ведь метан с кислородом образуют взрывоопасную смесь.
Метан в промышленности можно получить с помощью нагревания углерода и водорода или синтеза водяного газа, все реакции протекают в присутствии катализатора, чаще всего никеля.
В США разработана целая система по добыче метана, она способна извлечь до 80% газа из природного угля.
На сегодняшний день мировые запасы метана оцениваются экспертами в 260 триллионов метров кубических! Даже запасы природного газа значительно меньше.В лаборатории метан получают путем взаимодействия карбида алюминия (неорганическое соединение алюминия с углеродом) и воды. Также с помощью гидроксида натрия, вступающего в реакцию с ацетатом натрия, более известного как пищевая добавка Е262.
Физические свойства метана
Характеристика:
- Бесцветный газ, без запаха.
- Взрывоопасен.
- Нерастворим в воде.
- Температура кипения: -162oC, замерзания: -183°C.
- Молярная масса: 16,044 г/моль.
- Плотность: 0,656 кг/м³.
Химические свойства метана
Говоря о химических свойствах, выделяют те реакции, в которые вступает метан. Ниже они приведены вместе с формулами.
Горение метана
Как все органические вещества, метан горит. Можно заметить, что при горении образуется голубоватое пламя.
СН4 + 2O2 → СO2↑ + 2Н2O
Называется такая реакция – реакцией горения или полного окисления.
Замещение
Метан также реагирует с галогенами. Это химические элементы 17 группы в периодической таблице Менделеева. К ним относятся: фтор, хлор, бром, йод и астат. Реакция с галогенами называется – реакцией замещения или галогенирования. Такая реакция проходит только в присутствии света.
Хлорирование и бромирование
Если в качестве галогена используется хлор, то реакция будет называться – реакцией хлорирования. Если в качестве галогена выступает бром, то – бромирование, и так далее.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + НСl
CH4 + Br2 → CH3Br + НBr
Хлорирование. Низшие алканы могут прохлорировать полностью.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + НСl
CH3Cl + Cl2 → CH2Сl2 + НСl
CH2Сl2+ Cl2 → CHCl3 + НСl
CHCl3 + Cl2 → CСl4 + НСl
Точно так же метан может полностью вступать в реакцию бромирования.
CH4 + Br2 → CH3Br + Н Br
CH3Br + Br2 → CH2Br2 + НBr
CH2Br2 + Br2 → CHBr3 + НBr
CHBr3 + Br2 → CBr4 + НBr
С йодом такой реакции уже нет, а с фтором наоборот сопровождается быстрым взрывом.
Разложение
Так же этому углеводороду свойственна реакция разложения. Полное разложение:
СН4 → С + 2H₂
И неполное разложение:
2СН4 → С2
Реакция с кислотами
Метан реагирует с концентрированной серной кислотой. Реакция носит название сульфирования и происходит при небольшом нагревании.
2СН4 + Н2SО4 → СН3SО3Н + Н2О
Окисление
Как уже было сказано, СH4 может полностью окисляться, но при недостатке кислорода возможно неполное окисление.
2СН4 + 3O2 → 2CO + 4Н2O
СН4 + О2 → С + 2Н2O
Помимо прочего для этого газа характерно каталитическое окисление. Оно происходит в присутствии катализатора. При разном соотношении моль вещества получаются разные конечные продукты реакции. В основном это:
Реакция протекает при температуре 1500°C. Данная реакция также носит название – крекинг – термическое разложение.
Нитрование метана
Существует также реакция нитрования или реакция Коновалова, названная в честь ученого, который доказал, что с предельными углеводородами действует разбавленная азотная кислота. Продукты реакции получили название – нитросоединения.
CH4 + НNО3 → СН3NO2 + H2O
Реакция проводится при температуре 140-150°C.
Дегидрирование метана
Кроме того, для метана характерна реакция дегидрирования (разложения) – отцепление атомов водорода и получения ацетилена, в данном случае.
2CН4 → C2H2 + 3Н2
Применение метана
Метан, как и остальные предельные углеводороды, широко используется в повседневной жизни. Его применяют в производстве бензина, авиационного и дизельного топлива.
Используют в качестве базы для получения различного органического сырья на предприятиях. Также метан широко используется в медицине и косметологии.
Метан применяют для получения синтетического каучука, красок и шин.
Атлеты используют так называемый жидкий метан для быстрого набора массы за короткий промежуток времени.
А при хлорировании метана образуется вещество, которое в дальнейшем используется для обезжиривания поверхностей или как компонент в средствах для снятия лака. Некоторое время продукт взаимодействия метана и хлора использовали в качестве наркоза.
1001student.ru
Таблица. Молярная масса газов (г/моль = кг/кмоль) от азота до хлористого этила.
|
tehtab.ru
Метан — это… Что такое Метан?
Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха[2], химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека[3]. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему[4]. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.
Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al2O3 при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.
Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %[5]. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый[6].
Источники
Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.
Классификация по происхождению:
- абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
- биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
- бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
- термогенный — образован в ходе термохимических процессов.
Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано[источник не указан 27 дней]-этановой смеси.
Получение
В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.
Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.
Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия[7]:
Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).
Химические свойства
Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184oС (при нормальном давлении)
Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:
Выше 1400 °C разлагается по реакции:
Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:
Соединения включения
Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.
Применение метана
- Топливо.
- Сырьё в органическом синтезе.
Физиологическое действие
Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.
Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.
Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.
Хроническое действие метана
У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.
Метан и экология
Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу[8].
ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м3[9].
Ссылки
Примечания
- ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
- ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
- ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
- ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
- ↑ ГОСТ Р 52136-2003
- ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
- ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
- ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
- ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»
dic.academic.ru
Метан молекулярная — Справочник химика 21
Как все неметаллы, углерод образует летучие соединения с водородом. Простейшее из них — метан. Молекулярная [c.92]При каталитическом крекинге потери водорода, ведущие к снижению выхода ценных продуктов — бензина и газойля, вызываются образованием легких газов (пропан, этан, этилен, метан, молекулярный водород) и воды (в результате сгорания в регенераторе). Водород может поступать из реактора в регенератор частично с углеводородами, прочно адсорбированными на катализаторе (кокс), или в виде жидких продуктов, механически увлекаемых или обратимо адсорбированных на катализаторе. Эффектив- [c.41]
Некоторые авторы пытались сопоставить радиационно-химические выходы с масс-спектрометрическими. Так, Дорфман [711 считает, что с масс-спектрометрическими данными можно сравнивать молекулярные выходы (выход молекулярных продуктов, определяемых без акцептирования свободных радикалов), а не общие выходы, так как последние часто изменяются по мере образования продуктов радиолиза. Кроме того, молекулярный выход определяется меньшим числом вполне конкретных процессов поэтому менее вероятно, что экспериментатор для расчета выходов будет подбирать подходящие реакции. Дорфман [71] определил молекулярный выход водорода из метана (Он, = 3,3 0,2), а также его вклад в общий выход, найденный в присутствии акцептора. Если в облученном метане молекулярный водород образуется по реакциям (7.102) — (7.108), то, полагая Wqh равным 27,3 эв/пара ионов, рассчитанное значение молекулярного водорода (оценивается по избытку ионов HI, HI и СН ) составляет 3,5, что хорошо совпадает с экспериментально найденной величиной 3,3 0,2. Затем можно определить свободнорадикальный выход (по экспериментам с акцепторами) [72], и тогда общий выход продуктов согласуется с масс-спектрометрическими данными. [c.192]
Метан. Молекулярная формула метана СН,. Его строение [c.233]
Для предотвращения более глубокого проникновения воздуха (кислорода) в факельную трубу рекомендуется с учетом ветровой нагрузки продувать факельные трубы метаном со скоростью 0,9 м/с п азотом со скоростью 0,7 м/с. Установлена зависимость скорости продувочного газа от диаметра факельной трубы и молекулярной массы продувочного газа. [c.218]
Методика предусматривает для разделения неуглеводородных компонентов и низкокипящих углеводородов (водород, кислород, азот, окись углерода, метан и этан) использование молекулярных сит типа 10-Х и 13-Х, а для разделения углеводородов Сз — С5 — трепела Зикеевского карьера, модифицированного вазелиновым маслом. [c.254]
Вследствие низкой чувствительности аргона и азота по отношению к кислороду, азоту, метану, окиси углерода и этану, последние определяют на колонке, заполненной молекулярными ситами, с применением в качестве газа-носителя водорода. [c.254]
Молекулярные комплексы. Образование комплексов парафинов с мочевиной и тиомочевиной рассматривается в гл. XI. Парафины, находящиеся при нормальных условиях в газообразном состоянии (метан, этан, пропан и бутаны), образуют кристаллические гидраты с водой под давлением. Эти гидраты имеют температуры плавления выше 0°, приблизительно до 21° вероятно, они выделяются при транспортировке природного газа под высоким давлением по газопроводам, поэтому и приходится обычно осушать газ, промывая его диэтиленгликолем под давлением [c.88]
Скорость окисления парафинов нормального строения увеличивается с ростом их молекулярного веса метан — наиболее трудно окисляемое соединение этого ряда. Несмотря на то что окисление (без катализаторов) метана начинается уже около 400 °С, процесс приобретает заметную скорость лишь при температуре около 575 °С, тогда как гомологи метана окисляются при более низкой температуре. [c.134]
Ароматические углеводороды в газовой фазе окисляются молекулярным кислородом (без катализаторов) хуже парафинов и олефинов, что связано с их более высокой стабильностью. Температура самовоспламенения смеси паров бензола с воздухом находится в пределах 562—645 °С, для парафиновых углеводородов она заметно ниже (534 °С для этана, 475 °С для пентана) исключение составляет только метан, который самовоспламеняется при 695 °С. Недавно было доказано, что температура самовоспламенения зависит, [c.169]
Легкие парафиновые углеводороды — жидкие метан, этан, пропан — не растворяют смолистых веществ. На этом основан процесс деасфальтизации гудронов жидким пропаном. С увеличением молекулярного веса парафиновых углеводородов растворяющая способность их несколько повышается. [c.90]
Молекулярный водород при температуре выше 260 °С начинает распадаться с образованием атомарной формы. Такой водород, проникая в сталь, разрушает основные прочностные зерна и образует метан [c.150]
Отмеченная выше закономерность об уменьшении растворимости в сжатом метане УВ с увеличением их молекулярной массы имеет место и для ароматических УВ. [c.32]
Плотность углеводородных жидкостей. Плотность различных нефтей можно найти в стандартных таблицах. Однако, если нефть содержит значительное количество примесей с высокой упругостью паров (метан, этан, азот), то эти таблицы применять нельзя. Молекулы веществ, имеющих высокую упругость паров, обладают значительной кинетической энергией, которая влияет па плотность смеси. Для определения плотности жидких углеводородов с относительной молекулярной массой ниже 33, молярная доля азота, кислорода и изо-парафинов в которых менее 5%, моишо воспользоваться формулой, которая применима в интервале температур —(140+-184,4)° С, [c.37]
Содержание водорода в молекулярной системе можно повысить за счет введения водорода в газообразной форме, когда при благоприятных для взаимодействия реагентов условиях газификация протекает по реакции, иногда называемой гидрогенолизом. При отсутствии внешнего источника элементарного водорода его можно получать при определенных условиях на месте из пара. Полученный таким образом водород реагирует с углеводородным сырьем не хуже, чем чистый водород извне. В этом случае в результате так называемого процесса гидролиза образуются более легкие углеводороды, включая метан. [c.87]
Плотность большинства горючих газов значительно отличается от плотности воздуха. Только этилен (молекулярная масса 28) и этан (мол. масса 30) имеют плотность, близкую к плотности воздуха, молекулярная масса которого считается равной 29. Метан значительно легче воздуха углеводороды, соединения которых содержат три и более атомов углерода, намного тяжелее воздуха. Даже незначительное различие по плотности может привести к существенному расслоению, доказательством чего является расслоение воздуха, происходящее в результате перепада температур. [c.279]
Растворимость парафина возрастает с уменьшением молекулярного веса алканового растворителя только до С5—Св. При дальнейшем снижении молекулярного веса растворителя растворяющая способность его начинает падать —в сжиженных нефтяных газах растворимость парафина по направлению от бутана к метану уменьшается. Растворимость парафина (/ пл 50°С) в углеводородных растворителях различного молекулярного веса при разных температурах [50] показана на рис. 15. [c.72]
Такая закономерность наблюдается для каждого гомологического ряда. Например, из парафиновых углеводородов наиболее термоустойчивы простейшие низкомолекулярные соединения метан и этан. Метая начинает разлагаться при температуре выше 900°. Высокомолекулярные твердые парафины крекируются в весьма мягких условиях. Это положение справедливо и для нефтяного сырья, представляющего собой сложную смесь углеводородов различных классов и различного молекулярного веса. Легче всего разлагаются при нагревании тяжелые нефтяные остатки, например мазут, гудрон, значительно труднее — соляровые фракции, еще труднее — керосиновые и т. д. Наиболее устойчивы при высоких температурах газы. [c.225]
Хотя применение молекулярного сита позволяет разделить ие-углеводородные компоненты, а также метан, этан, этилен, полностью анализ газа на этом адсорбенте провести нельзя, так как он прочно удерживает этиленовые углеводороды. Содержание водорода определяют на молекулярных ситах, применяя в качестве газа- [c.53]
В качестве исходного сырья, используемого для получения синтез-газа посредством парового риформинга, могут применяться природный газ (в основном метан с несколькими процентами высококипящих углеводородов), легкий бензин (в основном бутан с некоторым количеством бутена и высококипящих углеводородов) и, наконец, легкие нефтяные дистиллаты. которые содержат различные углеводороды, кипящие при 40—170 С (например, 65 объемн. % парафинов, 25% нафтенов, 10% ароматических углеводородов и 1% олефинов). В последнем случае средний молекулярный вес близок к 100, а плотность составляет 0,68—0,72 г см , — величины, сходные с молекулярным весом и плотностью гептана С,Нхв. [c.63]
Сравнение реакционной способности углеводородов разных классов показывает, как сильно она зависит от температуры. Так, при нормальной температуре химически наиболее стойкими из всех классов углеводородов являются предельные углеводороды, а при температуре 500—800° С — ароматические углеводороды предельные же углеводороды становятся весьма нестойкими и легко подвергаются химическим превращениям. Толуол оказывается боле термически стойким, чем к-гептан [26]. В присутствии катализаторов реакционная способность предельных углеводородов проявляется при значительно более низких температурах. Реакционная способность парафиновых углеводородов при высоких температурах возрастает с увеличением молекулярного веса углеводородов. Низший член парафиновых углеводородов — метан — начинает в заметной степени подвергаться термическому разложению лишь при температурах выше 900° С [27 ], к-гексан разлагается уже при 520 С [28], а твердые парафины ( ao—С б) крекируются при 400 С. [c.55]
Термическая устойчивость простейших газообразных парафиновых углеводородов очень велика. Так, метан при температуре ниже 700—800° С практически не разлагается. При умеренной глубине разложения основными продуктами крекинга являются этан и водород. Этан и пропан склонны к реакциям дегидрогенизации с образованием соответствующих олефинов. По мере увеличения молекулярного веса исходного углеводорода термическая устойчивость его падает и преобладающими становятся реакции расщепления молекул по связи С—С (менее прочной, чем связь С — Н). Так, н-бутан [c.23]
Описан межфазный каталитический синтез бром- и иодаре-нов. Реакция идет при действии на раствор арена в хлороформе избытка галогенирующего агента (бромтрихлорметан, иод-метан, молекулярный иод) в присутствии каталитических количеств 18-крауна-б [61]. Реакция основана на генерировании арил-радикалов. [c.113]
Биядерные комплексные соединения железа, не содержащие гемовых лигандов, играют весьма важную роль в живой природе [1-6]. В частности, фермент некоторых бактерий — метанмоноокси-геназа — гидроксилирует метан молекулярным кислородом в присутствии восстанавливающих реагентов [c.77]
Один лишь нагрев не обеспечивает десорбции углеводородов, так как под действием капиллярных сил упругость их паров настолько снижается, что температура кипения повышается на несколько сот градусов. При насыщении активного угля природным газом первоначально адсорбируются все компоненты газа, но при дальнейшей адсорбции ниэкомолекулярные углеводороды постепенно вытесняются вновь поступающими высокомолекулярными, так как избирательность адсорбции увеличивается с повышением молекулярного веса. В результате вытеснения сначала десорбируются такие низкомолекулярные углеводороды, как метан и этан. Насыщение адсорбента обнаруживается по проскоку пропана. (Более подробное описание этого процесса приведено в главе Синтез Фишера — Тропша , стр. 97). [c.31]
В верхней части факельного ствола был смонтирован предохранитель обратного пламени ( молекулярный затвор ). Данное устройство было предназначено для предотвращения проникновения пла.мени и воздуха в факельный ствол. Чтобы предотвратить проникновение воздуха в факельный ствол, в нижнюю часть молекулярного затвора предусматривалась подача в качестве подпорного газа метан-водородной фракции, которая выходила из него в факельную горелку и сгорала в.месте со сбросным газом. Количество подаваемой метан-водородной фракции в молекулярный затвор должно было составлять 20 м /ч. Однако замер количества подаваемого запорного газа не был предусмотрен. Чтобы предотвратить замерзание скапливающейся влаги, был предусмотрен паровой змеевик в нижней части молекулярного затвора. Для слива влаги и конденсата имелась дренажная линия. [c.204]
Сырые нефти представляют собой жидкости, цвет которых варьирует от янтарно-желтого до коричневато-зеленого и иногда даже черного удельный вес их приблизительно от 0,800 до 0,985 кипят они в пределах от комнатной температуры до температуры выше 350°. Нефти из глубоких горизонтов с большим количеством углеводородных газов, так называемые дистиллятные или конденсатные нефти, могут иметь значительно меньший удельный вес, порядка 0,760, и быть практически бесцветными. Они могут не содержать фракций, кипящих выше 250 или 300°. Если перегонять нефть, то при температуре около 350° начинается частичное термическое разложение. Молекулярный вес обычных сырых нефтей может быть более 1000, что соответствует температуре кипения выше 500°. В среднем нефти могут содержать от 9 до 30 или 40 % бензиновых фракций, выкипающих до 200°. Остальные фракции распределяются по довольно плавной кривой выкипания, показывающей соотношения, в которых присутствуют керосиновые и газойлевые фракции, легкие и тяжелые масляные фракции и так называемые остаточные продукты. Термин масляные фракции указывает лишь молекулярный вес фракции, так как применимость ее для смазочных целей зависит от небольших различий в составе. После извлечения из пласта нефти обычно насыщены (при давлении и температуре, соответствующим условиям хранения) легкими углеводородами (метаном, этаном и др.) и часто содержат сероводород и эмульгированную пластовую воду. Ввиду того, что нефти добываются из нормально восстанови гельной среды, на воздухе они обычно окисляются. С этой точки зрения фракции, выделяемые обычной перегонкой, являются менее стабильными, чем сами сырые нефти. [c.50]
Метан (СН4) — бесцветный газ, без запаха н вкуса. Молекулярная масса 16,04, плотность 0,72 кг/м при 0°С и 760 мм рт. ст. Температура кипения минус 161,58°С, температура плавления минус 182,49°С, плотность по воздуху 0,5543, в воде не растворим. Метан не ядовит. При высоких концентрациях оказывает наркотическое действие и может вызвать удушье. В процессе переработки природного и коксового газов получаются полутные газы — окись и двуокись углерода, которые входят в состав азотоводородной смеси. [c.22]
Индивидуальные газообразные углеводороды, которые получаются либо непосредственно из сырой нефти или природного газа, либо путем крекинга более тяжелых нефтепродуктов, используются для производства химических продуктов, пластмасс и синтетического каучука (см. гл. XIII) или как сырье процессов каталитического превращения — полимеризации и алкилирования, ведущих к получению жидких углеводородов (см. гл. II). Большинство процессов каталитического превращения базируется на использовании реакционной способности олефинов и диолефинов, которые содержатся в газе. Часто ненасыщенные соединения получают дегидрированием пли деметанизацией насыщенных углеводородов приблизительно такого же молекулярного веса. Так, этан моншо дегидрировать в этилен, а пропан либо дегидрировать в пропилен, либо разложить па этилен и метан. Эти и подобные реакции [1 —10]1 имеют место в термических процессах, протекающих при 550—750° С. Термическое разложение Taiioro типа легко объясняется радикальным механизмом. По существу аналогичный характер имеют реакции разложения жидких углеводородов. Тел не менее дегидрирование H-oj xana и к-бутиленов, которое [c.296]
Механизм синтеза. Первоначально предполагали, что при синтезе из окиси углерода и водорода СО взаимодействует с металлическим катализатором, образуя карбид (например РегС, Ге С, СОаС), который затем в присутствии водорода восстанавливается с образованием метиленовых групп СНз последние в свою очередь полимеризуются в углеводороды различного молекулярного веса [357, 358]. Эта теория, однако, пе в состоянии объяснить образование кислородсодержащих соединений [393]. Вдобавок предполонгение о том, что восстановление карбидов приводит к получению полимеризующихся метиленовых радикалов, противоречит опыту. Известно, что при восстановлении карбида железа водородом образуется метан, а не соединения типа (СНз) - [c.596]
В обычных условиях метан представляет собой газ без цвета и запаха. Молекулярный вес его 16,043, плотность. 0,7168 кг1м (при 760 мм рт. ст. и О С), средняя удельная теплоемкость при 18—20 °С равна [c.24]
Гемпель нагревал газ-ойли до 700—800° и пришел к заключению, что ирн разложении образуются главным образом группы с одним и двумя атомами углеводорода. Преобладает разложение на метан и олефины большого молекулярного веса. [c.243]
Все нециклические алканы описываются общей химической формулой С Н2 + 2- По мере повышения молекулярной массы алканов происходит систематическое возрастание их температуры плавления и температуры кипения. Метан, этан, пропан и бутан в нормальных условиях-газы пентан и следующие алканы вплоть до С20Н42-жидкости, а С21Н44 и высшие алканы-воскообразные твердые вещества. [c.282]
В 1962 г. Г. Н. Юшкевич и Т. П. Жузе была изучена растворимость в метане и углекислом газе двух насыщенных кислот пальмитиновой 1 пл — 62 С) и стеариновой ( пл—170 41 ). Эти кислоты входят в состав почти всех жиров. Кроме того, изучалась растворимость в СН4 и СО2 ненасыщенной олеиновой кислоты, встречающейся в больших количествах в растительных маслах. Из спиртов исследовалась растворимость растительного стернна, — эргостерина и животного стерина —холестерина. Холестерин является вторичным спиртом с одной двойной связью. Молекулярная масса его 386, температура [c.43]
Интересно отметить, что мене активные катализаторы (вольфрамовые, молибденовые) дают более высокое отношение низкомолекулярных изопарафинов к к-парафинам по сравнению с более активным платиновым катализатором, который успевает вызвать изомеризацию изопарафинов в к-парафипы. В гидрогенизатах практически отсутствуют углеводороды с четвертичными атомами углерода. Это также указывает на ионный характер изомеризации, так как образование четвертичного углеродного атома требует энергетически невыгодного перехода третичного иона во вторичный, а затем в первичный. В присутствии алюмокобальтмолибденового катализатора в газовой части содержатся главным образом метан и этан. В основном получаются углеводороды нормального строения меньшего молекулярного веса. Очевидно, этот катализатор обладает ярко выраженным свойством ускорять радикальные реакции. [c.307]
Номенклатура органических соединений. Систематическая номенклатура органических соединений исходит из строения молекулярного скелета соединений. Названия соединений составляются из корня и приставок (суффиксов). В на 5ваниях предельных углеводородов используется приставка ан, непредельных с одной двойной связью — ен, непредельных с двумя двойными связями — диен, непредельных с тройной СВЯЗ11Ю — ин. Корни наименований в зависимости от числа углеродных атомов в скелете образуются ИЗ греческих числительных С5 — пент, Се — гекс, С — гет, Са — окт и т. д., первые четыре предельные углеводорода с нормальной (не разветвленной) цепью имеют эмпирические названия С — метан, С2 — этан, С3 —пропан, С4 — бутан. В названиях алициклических углеводородов перед корнем ставится приставка цикло , а после корня — соответствующие суффиксы ан, ен, диен. Названия соединений, содержащих различные функциональные группы, составляются из названия углеводорода, произ- [c.143]
В четвертой главе рассмотрена проблема стерических факторов обычных (молекулярных) и радикальных реакций как часть проблемы реакционной способности частиц. На основе метода переходного состояния получены формулы для вычисления стерических факторов мономолекулярных и бимолекулярных реакций и зависимости их от температуры. Разработан приближенный метод расчета стерических факторов реакций присоединения и замещения радикалов с непредельными и предельными углеводородами, а также реакций диспропорционированияи рекомбинации радикалов. Этот метод расчета стерических факторов радикальных реакций основан на квантово-механических соображениях и апрокси-мации сумм состояний радикалов при помощи сумм состояний молекул, близких по своему химическому строению к радикалам. Приближенный способ расчета применен к вычислению стерических факторов обратимых реакций присоединения радикалов —Н, СНз к непредельным углеводородам (этилен, пропилен, изобутилен, аллен, ацетилен и др.), обратимых реакций замещения этих радикалов с непредельными и предельными углеводородами (метан, этан, пропан, бута- [c.10]
chem21.info
Плотность метана (Ch5), значение и примеры
Плотность метана и другие его физические свойства
Метан – главная составная часть нефтяного и природного газов. Он применяется как высококалорийное топливо в составе природного газа.
Основные константы метана приведены в таблице ниже.
Таблица 1. Физические свойства и плотность метана.
|
Плотность, кг/м3 |
0,7168 (0oС) 0,6682 (25oС) |
|
Температура плавления, oС |
-182,49 |
|
Температура кипения, oС |
-161,58 |
|
Молярная масса, г/моль |
16,04 |
Химический состав и строение молекулы метана
Химический состав молекулы метана выражается эмпирической формулой CH4. Рассмотрим более подробно её строение, для чего необходимо ввести понятие «гибридизации атомных орбиталей в молекуле».
Гибридизацией называется изменение формы и энергии различных орбиталей одного атома, приводящее к образованию одинаковых (гибридных) орбиталей.
В молекуле метана (рис. 1) гибридизации подвергаются одна s-орбиталь и три p-орбитали атома углерода. Вид и число орбиталей, участвующих в гибридизации определяет её тип. В пространстве эти орбитали расположены относительно друг друга под одинаковыми углами и направлены к вершинам тетраэдра.Тип гибридизации атомов углерода в молекуле метана – sp3.
Рис. 1. Строение молекулы метана.
При образовании молекулы метана sp3— гибридизованные орбитали атома углерода перекрываются с p-орбиталями атомов водорода. Гибридные орбитали атома углерода направлены к вершинам воображаемого тетраэдра, что и объясняет тетраэдрическую форму молекулы метана.
Краткое описание химических свойств и плотность метана
Метан – первый представитель гомологического ряда предельных углеводородов – алканов. Он способен вступать в реакции радикального замещения (галогенирование, нитрование [Коновалова], сульфохлорирование [Рида], сульфоокисление и т.д.), однако ему не свойственна высокая реакционная способность.
Реакция галогенирования метана протекает по цепному механизму и обязательно на свету:
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl;
CH3Cl + Cl2 = CH2Cl2 + HCl;
CH2Cl2 + Cl2 = CHCl3 + HCl;
CHCl3 + Cl2 = CCl4 + HCl.
Метан, как и другие органические соединения сгорает на воздухе сине-голубоватым пламенем, выделяя при этом значительное количество теплоты:
CH4 + O2 = CO2 + H2O.
Метан используется как сырье для получения целого ряда органических веществ, например метанола, уксусной кислоты, ацетальдегида:
CO + 2H2 = CH3OH.
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
Молярная масса некоторых газов значения (Таблица)
Молярная масса газа (или вещества) — это отношение массы газа к количеству молей этого газа, то есть масса одного моля газа (вещества).
В системе СИ молярная масса выражается в кг/моль (или г/моль), обозначают обычно буквой M.
Название газа и его химическая формула | Молярная масса, г/моль |
Азот (N2) | 28,016 |
Аммиак (NH3) | 17,031 |
Аргон (Ar) | 39,944 |
Ацетилен (C2H2) | 26,04 |
Ацетон (C3H6O) | 58,08 |
Н-бутан (C4h20) | 58,12 |
Изо-бутан ( C4HJ0) | 58,12 |
Н-бутиловый спирт ( C4HJ0O) | 74,12 |
Вода (H2O) | 18,016 |
Водород (h3) | 2,0156 |
Воздух (сухой) | 28,96 |
Н-гексан (C6HJ4) | 86,17 |
Гелий (He) | 4,003 |
Н-гептан (C7HJ6) | 100,19 |
Двуокись углерода (CO2) | 44,01 |
Н-декан ( C10h32) | 142,30 |
Дифенил ( C12h20) | 154,08 |
Дифениловый эфир ( CJ2H10O) | 168,8 |
Дихлорметан ( CH2Cl2) | 84,94 |
Диэтиловый эфир (C4H10O) | 74,12 |
Закись азота (N2O) | 44,016 |
Йодистый водород (HJ) | 127,93 |
Кислород (O2) | 32,00 |
Криптон (Kr) | 83,7 |
Ксенон (Xe) | 131,3 |
Метан (CH4) | 16,04 |
Метиламин (CH5N) | 31,06 |
Метиловый спирт (CH4O) | 32,04 |
Неон (Ne) | 20,183 |
Нитрозилхлорид (NOCl) | 65,465 |
Озон (O3) | 48,00 |
Окись азота (NO) | 30,008 |
Окись углерода (CO) | 28,01 |
Н-октан ( C8H18) | 114,22 |
Н-пентан ( C5H12) | 72,14 |
Изо-пентан ( C5H12) | 72,14 |
Пропан ( C3H8) | 44,09 |
Пропилен ( C3H6) | 42,08 |
Селеновая кислота (H2Se) | 80,968 |
Сернистый газ (SO2) | 64,06 |
Сернистый ангидрид (SO3) | 80,06 |
Сероводород (H2S) | 34,08 |
Фосфористый водород (PH3) | 34,04 |
Фреон 11 (CF3CI) | 137,40 |
Фреон-12 (CF2CI2) | 120,92 |
Фреон-13 (CFCI3) | 114,47 |
Фтор (F2) | 38,00 |
Фтористый кремний (SiF4) | 104,06 |
Фтористый метил (CH3F) | 34,03 |
Хлор (Cl2) | 70,914 |
Хлористый водород (HCl) | 36,465 |
Хлористый метил (CH3Cl) | 50,49 |
Хлороформ (CHCl3) | 119,39 |
Циан (C2N2) | 52,04 |
Цианистая кислота (HCN) | 27,026 |
Этан (C2H6) | 30,07 |
Этиламин (C2H7N) | 45,08 |
Этилен (C2h5) | 28,05 |
Этиловый спирт (C2H6O) | 46,07 |
Хлористый этил (C2H5Cl) | 64,52 |
infotables.ru
Готовимся к углубленному изучению химии : 9.3.1 Насыщенные УВ. Метан
9.3.1 Насыщенные УВ. Метан Насыщенными углеводородами называют органические соединения, в составе молекул которых находятся атомы углерода и водорода и содержатся только одинарные С — С-связи. Строение молекулы метана Простейшим представителем предельных углеводородов является метан. СН4 – молекулярная формула (качественный, количественный состав).
а) электронная и структурная формулы; б) пространственное строение Молекула
метана не имеет плоского строения. Молекула метана в действительности
имеет форму тетраэдра. Тетраэдр –
это пирамида, в основании которой лежит равносторонний треугольник. В центре тетраэдра находится атом углерода, а атомы водорода – в вершинах тетраэдра. Вывод: молекула метана в пространстве имеет
тетраэдрическое строение. В
молекуле метана все химические связи С-Н являются равноценными, а углы между ними одинаковы и составляют 109о28‘. Тетраэдрическое
расположение связей обусловлено минимальным взаимным отталкиванием
электронных облаков связей С-Н. Строение молекулы
этана С2Н6 Строение молекулы пропана С3Н8 – цепь
зигзагообразная Проблемные
вопросы:
Почему молекула метана имеет такую пространственную форму?
Чем объясняется направление валентных связей атома углерода от центра к вершинам тетраэдра?
Ответ следует искать в электронном строении атома углерода и молекулы метана.
С 1S2 2S2 2P2
(основное
состояние) (возбужденное состояние)
Так как на втором энергетическом уровне Р-подуровне есть свободная орбиталь, то
на неё переходит один из 2S2-электронов. В результате
этого атом углерода в возбуждённом состоянии имеет четыре неспаренных
электрона, т.е. становится четырёхвалентным.
Облака всех четырёх валентных электронов атома углерода выравниваются, становятся одинаковыми. При этом они принимают форму вытянутых в направлении к вершинам тетраэдра восьмёрок.
Явление, при котором происходит смешение и выравнивание по форме и энергии электронных облаков, называется гибридизацией.
Так как гибридизации подвергаются один S и три Р-электрона, то такое состояние называется SP3-гибридизацией.
Физические свойства метана При обычных условиях метан – газ, не имеющий запаха и цвета, практически не растворяется в воде, в два раза легче воздуха. Метан образуется в природных условиях при разложении без доступа воздуха остатков растительных и животных организмов. В небольших количествах выделяется в заболоченных водоемах, отсюда и другое название — болотный газ. При низких температурах и больших давлениях (в океане) метан образует соединения с водой — гидраты метана, являющимися источниками метана в природе. Эти соединения устойчивы лишь при температуре 0 о С и давлении, которое существует на глубине 250 метров. При атмосферном давлении гидраты метана устойчивы достаточное время при температуре — 80 о С. Горение метана «Врата ада» — искусственного происхождения кратер Дарваза в Туркменистане. В 1971 году советские геологи в наткнулись на скопление подземного газа. В результате раскопок и бурения разведочной скважины геологи наткнулись на подземную каверну (пустоту), из-за чего земля провалилась и образовалась большая дыра, наполненная газом, в которую улетела буровая вышка со всем оборудованием и транспортом. Люди, к счастью, не пострадали. Чтобы вредные для людей и скота газы не выходили наружу, их решили поджечь. Геологи рассчитывали, что пожар через несколько дней потухнет, но ошиблись: природный газ, выходящий из кратера, непрерывно горит днём и ночью уже более сорока лет.himiy88.blogspot.com
