متان چیست؟ – از صفر تا صد

پیوندها و خواص متان

واکنش‌های شیمیایی در متان

واکنش‌های اصلی در متان عبارتند از: سوختن، «رفرمینگ بخار» (Steam Reforming) به گاز سنتز و هالوژناسیون. به طور کلی، کنترل واکنش‌های شامل متان، دشوار هستند.

اکسیداسیون انتخابی

واکنش‌های اسید و باز

واکنش سوختن

$$\begin {equation} \mathrm { C H } _ { 4 } + 2 \mathrm { O } _ { 2 } \rightarrow \mathrm { C O } _ { 2 } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } (\Delta H = -891 \mathrm{ k J } / \mathrm { m o l } ) \end{equation}$$

واکنش‌های رادیکالی

$$\begin {equation} \begin {aligned} & \mathrm { X } \cdot + \mathrm { C H } _ { 4 } \rightarrow \mathrm { H X } + \mathrm { C H } _ { 3 } \\ &\mathrm { C H } _ { 3} \cdot + \mathrm { X } _ { 2 } \rightarrow \mathrm {C H } _ { 3 } \mathrm { X } + \mathrm { X } \end{aligned}\end{equation}$$

موارد استفاده از متان

سوخت

ماده خام صنایع شیمیایی

$$\begin{equation} \mathrm { C H } _ { 4 } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \rightleftharpoons \mathrm { C O } + 3 \mathrm { H } _ { 2 } \end{equation}$$

واکنش بالا، واکنشی گرماگیر محسوب می‌شود. در اثر واکنش مونواکسید کربن و آب، تحت «واکنش جابجایی گاز آب» (Water Gas Shift Reaction)،‌ مقداری اضافی هیدروژن به تولید می‌رسد. این واکنش، ازجمله واکنش‌های گرماده به شمار می‌آید.

$$\begin {equation} \mathrm { C O } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \rightleftharpoons \mathrm { CO } _ { 2 } + \mathrm { H } _ { 2 } \end{equation}$$

تولید متان

همانطور که در ابتدای متن نیز به آن اشاره شد، در تولید این ماده، فارغ از روش‌های صنعتی، فرآیندهای زیستی و زمین‌شناسی دخیل هستند که در ادامه قصد داریم تا این فرآیندها را مورد بررسی قرار دهیم.

فیلم آموزش شیمی عمومی در فرادرس

کلیک کنید

نقش زمین‌شناسی

دو مسیر کلی در تولید متان، روش معدنی و روش آلی (حرارتی یا ترموژنیک) هستند. متان ترموژنیک در لایه‌های رسوبی اعماق زمین در اثر شکستن مواد آلی در دما و فشار زیاد بوجود می‌آید. بیشتر متانی که در حوضه‌های رسوبی وجود دارد، از نوع ترموژنیک است. به همین دلیل، متان ترموژنیک از جمله مهم‌ترین منابع گاز طبیعی به شمار می‌آید. منابع مهم‌تری از این ماده نیز به صورت معدنی (غیرآلی) وجود دارند. در حقیقت، این نوع از تولید، شامل فرآیندهای زیستی نیستند و به کمک فرآیندهای ماگمایی یا واکنش‌های سنگ-آب در دما و فشار پایین بوجود می‌آیند که از نمونه‌های آن می‌توان به فرآیندهای تشکیل کانی‌های سرپانتین اشاره کرد.

نقش فرآیندهای زیستی

بیشتر متان موجود در زمین به صورت بیوژنیک و از طریق فرآیندی موسوم به «متاژنز» (Methanogenesis)  یا متانوژنز تولید شده است. علاوه بر این، پستانداران و همچنین مزارع برنج، متان زیادی تولید می‌کنند. واکنش کلی در متاژنز به صورت زیر است:

$$\begin {equation} \mathrm { C O } _ { 2 } + 4 \mathrm { H } _ { 2 } \rightarrow \mathrm { C H } _ { 4} + 2 \mathrm { H } _ {2 } \mathrm { O }\end {equation}$$

پستانداران

رسوبات کف آب

در نواحی کف دریاها و اقیانوس‌ها،‌ محیط‌هایی عاری از اکسیژن وجود دارند چراکه بیشتر اکسیژن موجود، توسط میکروارگانیسم‌های هوازی به مصرف می‌رسند. در پایین این فضا که با اکسیژن نیز پر شده است، فرآیند متانوژنز صورت می‌گیرد و موجب تولید متان خواهد بود.

نقش صنایع

متان در طبیعت

فیلم مجموعه آموزش دروس شیمی – از دروس دانشگاهی تا کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

اگر این مطلب برای شما مفید بوده‌ است،‌ آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های دروس شیمی
• مجموعه آموزش‌های مهندسی شیمی
• آموزش شیمی آلی ۱
• آلکن‌ها — از صفر تا صد
• تعیین گروه عاملی به کمک طیف سنجی مادون قرمز — از صفر تا صد
• جدول تناوبی — از صفر تا صد

^^