METANUL

Metanul (CH4) . A fost descoperit de Volta în 1778 în mâlul bălţilor şi a fost numit gaz de baltă . În scoarţa terestră formează zăcăminte în care puritatea atinge 99%. Ţara noastră posedă zăcăminte de metan cu puritate ridicată ( 98%-99% ) , cele mai importante fiind cele de la Sărmăşel , Copşa Mică , Bazna , Nadeş , Şincai , Deleni etc. .
Metanul apare şi în minele de cărbuni , unde împreună cu aerul , formează amestecul exploziv denumit gaz grizu ; mai apare în gazele de cocserie şi în cele de cracare .
Metanul se extrage din zăcăminte naturale cu ajutorul sondelor . De aici se transportă la consumatori ( laboratoare , industrie , termocentrale , locuinţe etc.) cu ajutorul conductelor .
Metanul mai este utilizat drept combustibil dar azi se pune un accent deosebit pe transfornarea lui într-o serie de compuşi chimici de o mare importanţă practică . Această prelucrare se numeşte chimizarea metanului .Este suficient să precizăm că prin chimizare valoarea unui metru cub de gaz metan creşte de circa 30 de ori , ca să ne dăm seama de importanţa economică a acestuia.
Proprietăţi fizice
Metanul este un gaz incolor mai uşor decât aerul , insolubil în apă , solubil în alcool , eter , benzen .
Principalele constante fizice ale metanului sunt prezente în tabelul următor :

Formulă
Moleculară p.t. p.f ρ° (în c.n. ) d aer
CH -183°C -162°C 0,7142g/l 0,5536

Proprietăţi chimice
Metanul prezintă 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.Reacţia de halogenare


+Cl2 +Cl2 +Cl2 +Cl2
CH4 —→CH3Cl —→CH 2Cl2 —→CHCl3 —→ CCl4
-HCl -HCl -HCl -HCl

Metanul reacţionează uşor cu clorul şi cu bromul , nu reacţionează cu iodul , iar cu florul reacţionează violent formând acid fluorhidric şi tetrafluo-
rură de carbon .
Din amestecul de derivaţi cloruraţi cu diferite grade de substituţie rezultat din reacţia de clorurare a metanului , componenţii sunt separaţi prin distilare . Sunt utilizaţi ca solvenţi (CCl ) , agenţi frigorifici (CHCl ) ,
anestezici (CHCl) şi intermediari în sinteze organice .


2.Reacţia de ardere

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q
CH4 + 2O2 + 8N2 → CO2 + 2H2O + 8N2


Prin arderea metanului se degajă o cantitate apreciabilă de căldură ( 890,78kj/mol ) . De aceea metanul este un combustibil valoros . Consumarea oxigenului din aer în reacţia de ardere a metanului constituie un procedeu de obţinere a azotatului , folosit , de exemplu , în sinteza amoniacului .


3. Reacţia de oxidare la aldehida formică


Condiţii : 400-600°C şi catalizatori oxizi de azot
CH4+O2 → CH2O + H¬2O
( aldehida formică )
Aldeida formică este utilizată la obţinerea novolacului şi a bachelitei , la conservarea preparatelor anatomice , formolul fiind o soluţie de aldehidă formică de concentraţie 40%.

4. Reacţia de oxidare cu vapori de apă


Condiţii: Ni , 300-1000°C şi catalizator Ni
CH4 + H2O ↔ CO +3H2
Condiţii: 400°C şi catalizatori oxizi de fier
CO + H2O ↔ CO2 + H¬¬2


Prin oxidarea metanului cu vapori de apă se obţine un amestec de monoxid de carbon , CO şi hidrogen numit gaz de sinteză şi utilizat la obţinerea metanonului şi în alte sinteze organice . Monoxidul de carbon poate fi convertit la dioxid de carbon , procesul constituind o sursă de hidrogen folosit în sinteza amoniacului şi în alte scopuri .


5. Reacţia de amonoxidarea


Condiţii : catalizatori de Pt , 1000°C
CH4 + NH3 + 3/2O2 → HCN + 3H2O


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 .


6. Reacţia de obţinerea acetilenei


Condiţii : 1500°C
2CH4 → CH ≡ CH +3H2 (acetilenă)

Obţinerea acetilenei din metan este cea mai importantă cale de chimizare a metanului pentru că acetilena este punctul de plecare al multor sinteze organice care duc la produse finite importante : cauciuc sintetic , materiale plastice , fibre sintetice etc.

7. Reacţia de obţinere a negrului de fum


Condiţii : temperatură ridicată
CH4 → C + 2H2

Reacţia de descompunere a metanului în elemente este o reacţie puternic endotermă .
Căldura necesară reacţiei se obţine prin arderea altei părţi de metan şi de aceea reacţia poate fi considerată şi ca o oxidare parţială a metanului .

CH4 + O2 → C + 2H2O

Negrul de fum se utilizează în industria de lacuri şi vopsele la obţinerea lacurilor şi a emailurilor negre , a cernelurilor tipografice , în industria cauciucurilor , la obţinerea grafitului de mare puritate .
Produsele chimice obţinute prin reacţiile descrise mai sus şi-au găsit largi aplicaţii industriale .