მეთანი
მეთანი — ორგანული ბინარული ნაერთი. არის ალკანების კლასის უმარტივესი წარმომადგენელი. მისი ქიმიური ფორმულაა. მეთანი ეთანთან, პროპანთან და ბუტანთან ერთად არის ბუნებრივი აირის მთავარი კომპონენტი.
| მეთანი | |
 | |
 | |
| ზოგადი | |
|---|---|
| სისტემური სახელწოდება | მეთანი |
| ტრადიციული სახელწოდება | მარშის გაზი, ნატურალური გაზი, ნახშირბადის ტეტრაჰიდრიდი, წყალბადის კარბიდი. |
| ქიმიური ფორმულა | |
| მოლური მასა | 16.043 გ/მოლი |
| ფიზიკური თვისებები | |
| სიმკვრივე | 0.657 (აირი, 25 °C, 1 ატმ): 0.717(აირი, 0 °C, 1 ატმ): 422.62 (თხევადი, −162 °C)[1] გ/სმ³ |
| თერმული თვისებები | |
| დნობის ტემპერატურა | −182.5 °C |
| დუღილის ტემპერატურა | −161.5 °C |
| ხსნადობა ნივთიერებაში წყალი | 22.7 გ/100 მლ |
| ხსნადობა ნივთიერებაში | იხსნება ეთანოლში, დიეთილის ეთერში, ბენზოლში, ტოლუოლში, მეთანოლში და აცეტონში. გ/100 მლ |
| სტრუქტურა | |
| ჰიბრიდიზაცია | sp3 |
| კოორდინაციული გეომეტრია | ტეტრაედრული |
| დიპოლური მომენტი | 0 დ |
| კლასიფიკაცია | |
| CAS | 74-82-8 |
თვისებები რედაქტირება
მეთანის მოლეკულას აქვს ტეტრაედრული ფორმა, რადგან ყველა წყალბადს ნახშირბადი ერთი და იმავე სიგრძის ბმებით უკავშირდება. მეთანს, ისევე როგორც ყველა ალკანს, აქვს sp3 ჰიბრიდიზაციის ტიპი.
ოთახის ტემპერატურაზე ჩვეულებრივი წნევის პირობებშში მეთანი არის უსუნო და უფერო აირი[2]. ბუნებრივ აირს (მეთანს), რომელიც გამოიყენება სახლში, უმატებენ ოდორანტებს რათა აირის სუნი შესამჩნევი გახდეს გაჟონვის შემთხვევაში. ჩვეულებრივ უმატებენ ტერტ-ბუტილთიოლს(CH3)3CSH)[3]. მეთანის დუღილის ტემპერატურა −164 °C-ია ერთი ატმოსფერული წნევის პირობებში[4].
მეთანი საკმაოდ მდგრადი ნაერთია. არ შედის რეაქციაში ბრომიან წყალთან და არ აუფერულებს კალიუმის პერმანგანატის ხსნარს, მიზეზი შემდეგია: ნახშირბადი უკავშირდება ოთხ წყალბად ატომს ოთხი სიგმა ბმით (ანუ ნაერთი ნაჯერია), იმისათვის რომ მოხდეს ამ ხსნარების გაუფერულება საჭიროა ნაერთს გააჩნდეს მინიმუმ ერთი პი ბმა (ანუ ნაერთი უნდა იყოს უჯერი); ამ რეაქცია ეწოდება ჩანაცვლების რეაქცია, რომელიც არ ახასიათებს ალკანებს და ახასიათებს ალკენებსა და ალკინებს.
მეთანის მიღება რედაქტირება
მეთანის მიღება ძირითადად ხდება ბუნებრივი აირისგან, ამიტომაც მისი ქიმიურად მიღება არამომგებიანია; ქიმიური გზებით ღებულობენ ლაბორატორიებში, ძირითადად კი ბუნებრივი აირის გამოხდით.
- მეთანის მიღება ხდება ნატრიუმის აცეტატის და ნატრიუმის ტუტის ნარევის გახურებით:
- CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3
- სხვა ხერხით მეთნს იღებენ ალუმინის კარბიდზე წყლის მოქმედებით:
- Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
ქიმიური რეაქციები რედაქტირება
- მეთანის წვის რეაქცია:
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
- მეთანის რადიკალური რეაქცია:
მეთანის მოლეკულა რეაქციაში შედის ჰალოგენის ატომთან და ჰალოგენი ანაცვლებს წყალბადს.
- X• + CH4 → HX + CH3•
- CH3• + X2 → CH3X + X•
რეაქციაში X-ი არის ფტორი, ქლორი, ბრომი ან იოდი. ამ რადიკალურ რეაქციას „თავისუფალი რადიკალური ჰალოგენირება ეწოდება“. იგი აუცილებლად უნდა მიმდინარეობდეს ულტრაიისფერი (UV) დასხივების პირობებში, სხვაგვარად რეაქცია არ წარიმართება. რეაქციის მექანიზმი შემდეგში მდგომარეობს:[5] UV დასხივების შედეგად ჰალოგენის ორი ატომი შორდება ერთმანეთს და წარმოიქმნება ატომური ჰალოგენის რადიკალი; ჰალოგენის ატომები უფრო იოლად შორდებიან ერთმანეთს ვიდრე მეთანში წყალბადი ცენტრალურ ნახშირბად არტომს.
რეაქცია მიმდინარეობს ოთხ ეტაპად. მისი პროდუქტებია:
- პირველ ეტაპზე — მონოჰალომეთანი;
- მეორე ეტაპზე — დიჰალომეთანი;
- მესამე ეტაპზე — ტრიჰალომეთანი;
- მეოთხე ეტაპზე — ტეტრაჰალომეთანი.
გამოყენება რედაქტირება
მეთანი ძირითადად გამოიყენება სახლში, გასქურებში, წყლის თუ სახლის გამათბობლებში, ასევე ავტომობილებში,[6][7] ტურბინებში.[8] მეთანის და თხევადი ჟანგბადის ნარევი გამოიყენება სარაკეტო საწვავში.
სქოლიო რედაქტირება
- ↑ Gas Encyclopedia. დაარქივებულია ორიგინალიდან — დეკემბერი 26, 2018. ციტირების თარიღი: November 7, 2013.
- ↑ (2003) Handbook of transport and the environment. Emerald Group Publishing, გვ. 168. ISBN 978-0-08-044103-0.
- ↑ tert-butyl mercaptan. thegoodscentscompany.com.
- ↑ Methane Phase change data. NIST Chemistry Webbook.
- ↑ March, Jerry (1968) Advance Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure. New York: McGraw-Hill Book Company, გვ. 533–534.
- ↑ Lumber Company Locates Kilns at Landfill to Use Methane – Energy Manager Today en-US. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2019-07-09. ციტირების თარიღი: 2019-07-09.
- ↑ Cornell, Clayton B. (April 29, 2008). „Natural Gas Cars: CNG Fuel Almost Free in Some Parts of the Country“. დაარქივებულია ორიგინალიდან — იანვარი 20, 2019. ციტირების თარიღი: ივლისი 9, 2019. ციტატა: „Compressed natural gas is touted as the 'cleanest burning' alternative fuel available, since the simplicity of the methane molecule reduces tailpipe emissions of different pollutants by 35 to 97%. Not quite as dramatic is the reduction in net greenhouse-gas emissions, which is about the same as corn-grain ethanol at about a 20% reduction over gasoline“
- ↑ Blue Origin BE-4 Engine en-US. ციტატა: „We chose LNG because it is highly efficient, low cost and widely available. Unlike kerosene, LNG can be used to self-pressurize its tank. Known as autogenous repressurization, this eliminates the need for costly and complex systems that draw on Earth’s scarce helium reserves. LNG also possesses clean combustion characteristics even at low throttle, simplifying engine reuse compared to kerosene fuels.“ ციტირების თარიღი: 2019-06-14