khimie.ru

Метан СН₄ − газ, без цвета и запаха, горящий слабо светящимся пламенем. Метан часто выделяется в угольных копях, где он, смешиваясь с воздухом, образует рудничный газ. Он образуется при разложении растительных веществ без доступа воздуха, например, в болотах, и потому называется также болотным газом. В качестве такового он и был открыт Вольта в 1778 г. Во многих местах метан в больших количествах выделяется из трещин в земной коре, особенно вблизи от источников нефти, например, в Пенсильвании, Огайо, Индиане (США) и около Баку. Его можно получить и при пиролизе древесины, каменного и бурого углей и т.д.

До сих пор неизвестно, какое количество метана, выделяющегося при гниении, а также из недр земли, достигает атмосферы. Это интересно установить, так как полученные данные позволят точно рассчитать, как относятся процессы перемешивания воздушных масс путем конвекции и разделения их путем диффузии. К настоящему времени известно только, что вблизи земли влияние конвекции значительно превышает влияние диффузии, и можно полагать, что на высоте около 70 км отношения начинают изменяться.

Метан в лаборатории можно получить двумя путями:

1) нагреванием смеси ацетата натрия с натронной известью (смесь, СаО и NаОН)

NаС₂Н₃O₂ + NaОН = Nа₂СO₃ + СН₄,

2) разложением водой карбида алюминия:

A1₄С₃ + 12Н₂O = 4А1(ОH)₃ + 3СH₄.

Метан легче воздуха (удельный вес относительно воздуха 0,558). Он плохо растворим в воде, лучше − в спирте. С воздухом или кислородом метан образует смеси, взрывающиеся при воспламенении, так как при нагреиапии до температуры выше 670 °С он соединяется с кислородом, образуя диоксид углерода  и  воду:

СН₄ + 2О₂ → С0₂ + 2Н₂О_жидк.           +212,3 ккал (при постоянном объеме).

Метан — следующая после водорода основная составная часть светильного газа, получаемого при сухой перегонке каменного угля. В чистом светильном газе содержится в среднем 30-33 об.% метана наряду с 50 % водорода. Светильный газ содержит, далее, около 4 % так называемых «тяжелых углеводородов» (среди них преобладает этилен наряду с некоторым количеством ацетилена и бензола) и, кроме того, около 9 % СО, 2 % СО₂, 1 % N₂ и следы кислорода. Светильный газ такого состава обладает высокой калорийностью − около 5500 ккал/м³. Однако часто к светильному газу примешивается водяной газ, в связи с чем калорийность снижается до 4200  ккал/м³.

Для сгорания 1 м³ чистого светильного газа требуется 5-6 м³ воздуха; для сгорания 1 м³ чистого водяного газа − только 2,4 м³. Можно считать, что при сгорании 1 м³ городского газу используется около 4 м³ воздуха.

Коксовый газ содержит около 55% Н₂, 25% СН₄, 2% тяжелых углеводородов, 4-6% СО, 2% СО₂ и 10-12% N_2. Тот факт, что его состав отличается от состава светильного газа объясняется главным образом тем, что на коксовых заводах уголь прокаливают сильнее, чем на газовых. Чем выше температура прокаливания угля, тем больше водорода в выделающемся газе по сравнению с метаном и тяжелыми углеводородами. Так как содержание углеводородов существенно влияет на калорийность, то калорийность коксового газа (1000-4500 ккал/м³) значительно ниже калорийности чистого светильного газа.