Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5 до 15 %. Самая взрывоопасная концентрация 9,5 %

Углекислый газ (CO2) является одним из важных элементов в цепочке жизненных циклов природы на земле. Он образуется при сжигании угля, в небольших дозах находиться в атмосфере, а также получается в процессе дыхания человека и животных. Для здоровья живых организмов углекислый газ очень вреден и вызывает удушье, однако в промышленном производстве он очень востребован. Углекислый газ в различных агрегатных состояниях используется во многих отраслях промышленности.
Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха, химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Сам по себе метан не токсичен и не опасен для здоровья человека. 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, 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-газможет быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.
Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5 % до 15 %. Самая взрывоопасная концентрация 9,5 %.
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 коксованиикаменного 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.
Интересно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано-этановой смеси.
Получение
В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой.
2NaOH+CH3COOH→(t)Na2CO3+CH4↑+H2O
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:
CH3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3
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.
Вступает с галогенами в реакции замещения (например, CH4 + 3Cl2= CHCl3+ 3HCl), которые проходят по свободно радикальному механизму:
CH4 + ½Cl2 = CH3Cl (хлорметан)
CH3Cl + ½Cl2 = CH2Cl2 (дихлорметан)
CH2Cl2 + ½Cl2 = CHCl3 (трихлорметан)
CHCl3 + ½Cl2 = CCl4 (тетрахлорметан)
Выше 1400° С разлагается по реакции:
2CH4 = C2H2 + 3H2
Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм по цепному радикальному механизму:
CH4 + 3[O] = HCOOH + H2O
Соединения включения
Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.
Применение
Топливо.
Продукты хлорирования используются в огнетушителях, как снотворное, или растворитель.
Производство продукта дегидрирования-ацетилена.
Продукт конверсии-синтез-газ. Используется для производства метанола и формальдегида, а следовательно и полимеров, медикаментов и денатурирующих и дезинфицирующих материалов. Также из синтез-газа изготавливаются аммиак и удобрения.
Метан и экология
Является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу.
ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м3.