الميثان: ما الغرض منه ، الصيغة ، الاحتراق ، المصادر

الميثانهو الأصغر والأبسط الهيدروكربون. إنه مركب عضوي يحتوي على كربون واحد فقط في سلسلته. لها هندسة رباعية السطوح وتشكل مادة قطبية وعديمة اللون وغازية وقابلة للاشتعال. هو أحد الغازات المنتجة في العمليات:

• في تقسيم من المواد العضوية؛
• الهضم؛
• ذات المنشأ الحيوي (وليس من الكائنات الحية) ، مثل حرائق الغابات.

من الممكن أيضًا العثور على الميثان في البترول وفي عباءة الأرض مثل أحد المواد الأساسية في تكوين الأرض. إنه أحد الغازات المسؤولة عن تسريع الاحتباس الحراري. لديها فترة بقاء أقصر في الغلاف الجوي مقارنة بثاني أكسيد الكربون ، ومع ذلك ، فهي قادرة على امتصاص الحرارة و الأشعة تحت الحمراء. يحتوي احتراق الميثان على غازات منتج مثل ثاني أكسيد الكربون₂وبخار الماء والسخام.

اقرأ أيضا: حمض الكبريتيك - مركب كيميائي يستخدم على نطاق واسع في الصناعات

ما هو الميثان؟

الميثان هو أصغر وأبسط الهيدروكربونات ، جزيء عضوي يحتوي على ذرة كربون واحدة فقط مرتبطة بأربعة الهيدروجين.

خصائص الميثان

• جزيء عضوي
• مشبع
• هندسة رباعية السطوح
• مادة قطبية (لا تذوب في الماء)
• عديم اللون
• غازي تحت الظروف العادية من درجة الحرارة والضغط
• قابل للاشتعال (عند ملامسته للهواء الجوي)

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

صيغة الميثان

الصيغة الجزيئية للميثان هي C H₄، وهو كربون مرتبط بأربع ذرات هيدروجين.

يتكون جزيء الميثان من كربون مرتبط بأربعة هيدروجين.

مصادر غاز الميثان

• أحيائي (من الكائنات الحية الأخرى

→ عملية الهضم للحيوانات العاشبة وآكلة اللحوم والحيوانات آكلة اللحوم: تطلق العملية الهضمية للحيوانات غاز الميثان في البيئة. ا عملية الهضم المجترةمثل الماشية ، ينبعث منها غاز الميثان بكميات أكبر.

تتمتع مزارع الماشية ببيئة غنية بالميثان ، بسبب عملية الهضم التي تحدث في أجسام الحيوانات المجترة.

→ التخمير بواسطة بكتيريا الميثانوجين: هي كائنات دقيقة تشارك في عملية التحلل اللاهوائي (التحلل دون وجود الأكسجين) ، وتحويل المواد العضوية الأكثر تعقيدًا إلى غاز الميثان ، نشبع وجزيئات أبسط أخرى. العملية التي تحدث في المستنقعات ، حيث يوجد نظام بيئي غني بالمواد العضوية الرطبة في عملية التحلل.

نرى أيضا: ما هو وقت تحلل النفايات؟

• المواد اللاأحيائية (المصادر الطبيعية والبتروكيماوية)

→ أخطاء جيولوجية: في ال عباءة الأرض يوجد أعلى تركيز للميثان على الأرض ، إما بسبب خطأ جيولوجي قد يؤدي إلى تسربه ، أو بسبب ظروف درجة الحرارة التي تفضل التفاعلات التي تطلقه.

→ الوقود الحفري: الميثان هو أحد الهيدروكربونات التي يمكن استخلاصها من البترول. هناك أيضًا تكوين الميثان كنتيجة لتفاعلات كيميائية مع هيدروكربونات أكبر.

استخدامات الميثان وأهميته

يستخدم الميثان بشكل رئيسي مزود الطاقة. الغاز المنتج (الغاز الحيوي) فيمقالب القمامة أو مقالب يتم تصريفه بواسطة أنبوب ثم يتم إرساله إلى مصنع يقوم بتحويله إلى طاقة. في ساو باولو ، يستفيد 700 ألف شخص من الطاقة التي تأتي من الغاز الحيوي المستخرج من النفايات الحضرية.

في حالة الزراعة ، يتم استخدام أجهزة التحلل الحيوي لمعالجة وإزالة الغاز الحيوي الموجود في فضلات الحيوانات (البراز). يتم استخدام الطاقة المكتسبة من خلال الغاز الحيوي لتشغيل المزرعة وإفادة المجتمعات المحلية. الطاقة من الميثان تستخدم أيضا في المفاوضات ائتمانات الكربون (مبادرة تقوم على الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري).

مكب نفايات صحي مع خط أنابيب لتجميع الغاز الحيوي المنتج.

تفاعل احتراق الميثان

يمكن أن يحدث احتراق الميثان بالكامل ، مكونًا ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والماء (H₂O) ، أو يمكن أن يكون احتراقًا جزئيًا أو غير كامل ، وفي هذه الحالة يكون أول أكسيد الكربون (CO) والسخام (C) والماء المنتج. انظر أدناه التفاعلات المتوازنة للاحتراق الكامل والجزئي للميثان:

• اكتمال:

CH_{4 (ز)} + 2.0_{2 (ز)} ◻ كو_{2 (ز)} +2₂ا_(ز)

• غير مكتمل مع تكوين أول أكسيد الكربون (CO)):

CH_{4 (ز)} + 2/2_{2 (ز)} ◻ كو_(ز) + 2 ح₂ا_(ز)

• السخام غير المكتمل التشكيل (C)

CH_{4 (ز)} + س_{(ز) 2} ◻ ج_(س) +2₂ا_(ز)

نرى أيضا:ما هو الاحتراق؟

أخطار الميثان

غاز الميثان أحد المسؤولين عن تسريع الاحتباس الحراري، بكميات أقل في الغلاف الجوي ، مقارنة بثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، فإن طاقتها الكامنة أكبر بـ 60 مرة ، بالإضافة إلى قدرتها العالية على امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لذلك ، على الرغم من حقيقة أن الميثان لا يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة ، فإن الضرر الذي يلحق بالبيئة أكبر بما يصل إلى 20 مرة من الضرر الناجم عن ثاني أكسيد الكربون.

لصحة الإنسان ، الميثان يعرض أيضا مخاطر التسمم. يمكن أن يسبب استنشاق الغاز الاختناق وانهيار الجهاز العصبي والسكتة القلبية.

تمارين حلها

السؤال رقم 1 - (Enem - 2016) جمع فضلات الحيوانات الأليفة في أكياس بلاستيكية والتخلص منها في يمكن أن تخلق المقالب التقليدية ظروف تدهور ينتج عنها منتجات ضارة بالبيئة بيئة. (شكل 1)

يوضح الشكل 2 مشروع بارك سبارك ، الذي تم تطويره في كامبريدج ، ماساتشوستس (الولايات المتحدة الأمريكية) ، حيث براز الحيوانات يتم جمع الأدوات المنزلية في أكياس قابلة للتحلل البيولوجي وإلقائها في جهاز تحلل حيوي مركب في الحدائق عام؛ وتستخدم المنتجات في المعدات الموجودة في الحديقة نفسها.

أحد ابتكارات هذا المشروع هو تمكين (أ):

أ) احتراق غاز الميثان
ب) تخزين ثاني أكسيد الكربون
ج) التحلل الهوائي للبراز
د) استخدام أكثر كفاءة للوقود الأحفوري
هـ) تثبيت الكربون في الجزيئات العضوية

القرار

البديل أ. إنها تمكن من حرق غاز الميثان ، الذي يتم تحويله إلى طاقة يمكن استخدامها لتزويد الأنظمة الكهربائية للمنتزه.

السؤال 2 - (إنيم) وفقًا لتقرير "الظل العظيم للماشية" (الظل الطويل للثروة الحيوانية) ، الذي أعدته الأمم المتحدة لصالح الزراعة والغذاء والماشية مسؤولة عن حوالي 18٪ من الاحتباس الحراري ، وهي مساهمة أكبر من مساهمة قطاع الثروة الحيوانية. المواصلات.

تساهم تربية الماشية على نطاق واسع في الاحتباس الحراري من خلال انبعاث

1. الميثان أثناء عملية الهضم.
2. أكسيد النيتروز أثناء عملية الاجترار
3. مركبات الكربون الكلورية فلورية أثناء نقل اللحوم.
4. أكسيد النيتروز أثناء عملية التنفس.
5. ثاني أكسيد الكبريت أثناء استهلاك المراعي.

القرار

البديل أ. تحدث العملية الهضمية للحيوانات المجترة عن طريق البكتيريا الميثانية المنشأ ، والتي تعد واحدة من المنتجات النهائية الرئيسية غاز الميثان ، وهو الغاز الرئيسي الثاني المسؤول عن تفاقم الاحتباس الحراري.

بقلم Laysa Bernardes Marques de Araujo
مدرس كيمياء

هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:

ARAúJO ، Laysa Bernardes Marques de. "الميثان" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metano.htm. تم الوصول إليه في 28 يونيو 2021.