Cea mai simpla hidrocarbura din seria parafinelor. Incolor, inodor si mai usor decat aerul, arde cu flacara albastra si explodeaza atunci cand este amestecat cu aer sau oxigen.

Metanul

Clasa a X-a F-Barbu Vlad-

-Buca Madalin--Caldare Elena--Carpinis Delia--Niculae Costin-

-Toporcea Elena--Tudor Madalina-

Metanul (CH₄) a fost descoperit de Alessandro Volta în 1778 în mâlul bălților, din această cauză fiind numit și gaz de baltă.

Este capul de serie a alcanilor, o hidrocarbură saturată aciclică, în care atomul de carbon este hibridizat sp3, având o geometrie tetraedrică de hidrocarburi parafinice.

Metanul se găsește sub formă de zăcăminte naturale în stare destul de pură, la noi în țară puritatea metanului fiind de 99%, însă se poate întâlni și în minele de cărbuni unde în amestec cu aerul formează amestecul exploziv numit gaz grizu (responsabil de exploziile miniere).

Cantitati apreciabile de gaz metan se gasesc si in minele de carbuni.

Este un component in proportie de 20-30% din gazul de iluminat rezultat prin distilarea uscata a huilei. Separarea metanului din gazul de iluminat constituie un izvor pentru obtinerea lui in tarile bogate in zacaminte de carbuni. Ca si petrolul, gazul metan se extrage din zacaminte prin sonde. De la locul de extractie, el este trimis prin conducte pana la centrele de consum.

Metanul se produce si acolo unde a avut loc o fermentare a celulozei in absenta aerului, sub influenta unor bacterii anaerobe; de aceea, din fundul baltilor, unde continuu plutesc plante, se degaja uneori metan.

Proprietati fizico – chimice

Metanul este un gaz incolor, inodor, mai ușor decat aerul. Este foarte puțin solubil în apă (sub 1%), dar solubil în alcool și eter.

Amestecul de metan și oxigen (sau metan și aer) explodează în prezența unei scântei. Așa se explică exploziile care se produc uneori în minele de cărbuni, unde se găsesc cantități însemnate de metan sub formă de gaz grizzu. Acesta are o comportare deosebită față de celelalte hidrocarburi, datorita faptului că legătura covalentă existentă în moleculă este foarte stabilă, iar acest fapt influențează comportamnetul său chimic.

Prin arderea completă a metanului cu cantități insuficiente de aer, în instalații speciale, se obține „negrul de fum” - o sursă importantă pentru sintezele chimice (în special cele pentru fabricarea cauciucului).

Prin trecerea metanului împreună cu vapori de apă peste catalizatori de aluminiu la o temperatură de circa 850 °C se obține un amestec de oxid de carbon și hidrogen care poate fi folosit drept „gaz de sinteză” :

CH₄ + H₂0 = CO + 3H₂

Acest gaz de sinteză trecut peste un catalizator de fier la 450 °C suferă o transformare la nivelul oxidului de carbon, acesta fiind transformat în dioxid de carbon

Ca orice hidrocarbură saturată, metanul poate suferi reacții de substituție, reacțiile de halogenare (clorurare) ale metanului fiind cele mai reprezentative din acest punct de vedere. Acestea conduc în final la o compuși mono-, di-, tri-tetra substituți, însă mai poate suferi și reacții de amonooxidare (tratarea cu amoniac si oxigen, respectiv aer), în urma cărora se formează acid cianhidric (cianurile alcaline, diferite produse intermediare pentru industria materialelor plastice, a fibrelor sintetice, a cauciucului sintetic), sulfura de carbon, nitrarea (se obține nitrometan, bun dizolvant).

Studiu de caz – O noua explicatie a incalzirii globale

Conform unui nou studiu, tendinta actuala de incalzire globala nu este cauzata de arderea combustibililor fosili ci de un eveniment natural care a schimbat distributia de vapori de apa din atmosfera. Vaporii de apa sunt principala cauza a efectului de sera, avand o influenta mult mai mare asupra temperaturii decat dioxidul de carbon sau metanul. In acelasi timp, ei sunt practic complet in afara controlului nostru. Studiile care au subliniat importanta dioxidului de carbon si metanului au presupus ca nivelurile de vapori de apa sunt neschimbate. Cu toate acestea, Vladimir Shaidurov de la Academia Rusa de Stiinte crede ca acest lucru nu este adevarat.

Shaidurov a explicat faptul ca nivelurile de dioxid de carbon si de metan, celelalte doua gaze cu efect de sera, nu sunt cauza incalzirii globale, ci sunt efectul. Faptul ca s-ar putea sa fie asa a fost speculat mai demult din cauza ca incalzirea globala pare sa preceada cresterea nivelurilor de dioxid de carbon sau metan. Shaidurov explica si mecanismul: “Cresterea medie a temperaturii uscatului si a oceanelor produce o crestere a umiditatii medii. In schimb, aceasta creste capacitatea atmosferei de a asimila dioxidul de carbon (chiar nu exista nici o sursa suplimentare de CO2). Insa cresterea temperaturii oceanului este responsabila pentru o solubilitate mai mica a dioxidului de carbon in apa – prin urmare acesta ajunge in atmosfera. In plus, cresterea temperaturii pe uscat este responsabila pentru raspandirea mlastinilor, cel putin in nordul Rusiei, datorita disparitiei permafrostului. Cresterea dimensiunilor si activitatii mlastinilor conduce la o crestere a productiei de metan. Prin urmare, a fost pus in miscare un proces auto-stimulat care conduce la cresterea temperaturii medii a suprafetei

Pamantului. Cresterea concentratiilor gazelor cu efect de sera este mai mult o consecinta a incalzirii globale si mai putin un motiv pentru care aceasta are loc.”

Incalzirea globala produce o crestere a gazelor cu efect de sera precum dioxidul de carbon si metanul, si acestea in schimb contribuie la o crestere suplimentara a incalzitii globale. Insa nivelurile de CO2 si de metan sunt neglijabile comparativ cu cele ale vaporilor de apa.

Efectul Metanului asupra mediului

Metanul este un gaz cu efect de sera de aproximativ 20 de ori mai puternic decat dioxidul de carbon. In plus, cantitatea de metan stocata sub zona arctica este mai mare decat cantitatea totala de carbon inchisa in rezervele de carbune din intreaga lume.Permafrostul, un strat de sol inghetat permanent, se topeste si elibereaza milioane de tone dintr-un gaz cu efect de sera, de 20 de ori mai nociv decat dioxidul de carbon. Depozitele de metan de sub pamant, eliberate brusc, ar putea fi responsabile pentru cresterea rapida a temperaturii globale.

Cu toate acestea, Drew Shindell, un climatolog de la Institutul de cercetari spatial Goddard NASA, New York considera ca trebuie sa privim gazele de sera cand sunt emise initial la nivelul Terrei in loc sa le privim cand amestecul lor s-a produs deja. “Moleculele de gaz sufera modificari chimice dupa care ele se amesteca si se transforma in atmosfera. Privindu-le astfel nu-ti confera o imagine clara asupra efectului lor“. Shindell a mai spus spus ca “de exemplu cantitatea de metan din atmosfera este afectata de poluanti care schimba compozitia chimica a metanului, acest lucru insa nu reflecta modul cum metanul influenteaza gazele de sera” . Deci nu este direct legat de emisii (gazele care formeaza efectul de sera)

O data ce gazele de sera, ca metanul, precum si moleculele de ozon sunt emise in aer ele se amesteca si reactioneaza, fapt care le modifica compozitia. Cand gazele sunt alterate, contributia lor la incalzire pe fondul efectului de sera se modifica si ea. Prin urmare efectul real al unei singure emisii de gaz de sera asupra climei devine foarte greu de stabilit.

Gazele de sera cele mai importante sunt: dioxidul de carbon, metanul, oxidul de azot si hidrocarburile halogenate. Aceste gaze se numesc “bine amestecate” datorita duratei lor intinse de existenta; pot subzista peste un deceniu. Aceste gaze sunt generate atat de surse naturale cat si in urma diverselor activitati umane. Ozonul situat in zona bazala a atmosferei, numit troposferic, are de asemenea efect asupra incalzirii globale. In zona exterioara a atmosferei ozonul protejeaza viata pe Terra de razele ultraviolete periculoase ale Soarelui. Unele din cele mai importante investigatii asupra stadiului incalzirii planetei au la baza o serie de rapoarte ale Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC). Aceste rapoarte implica munca a sute de climatologi. Rapoartele se bazeaza pe masuratori ale gazelor de sera asa cum ele exista in atmosfera dupa ce s-au amestecat cu alte gaze.

Bibliografie

D.T.Shindell, G.Faluvegi, D.M.Koch, G.A.Schmidt, N.Unger si S.E. Bauer. 2009.”Atribuirea imbunatatita al climatului fortat de emisii”. Stiinta- 326 (5953): 716. 

D.W.Fahey. 2002. “20 de intrebari despre statul de ozon” F.Keppler et al. 2006. “Emisiile de metan din plantele terestre in conditii

aerobe” Natura -439, 187-191 Elmar Eherek. 2008. “Gazele de sera: dioxid de carbon si metan”.

Reviewer:Benedikt Steil, Max Planck Institute, Mainz Germany “Entitati chimice de interes biologic” UK: European Bioinformatics

Institute.