Μεθάνιο: τι χρησιμεύει, τύπος, καύση, πηγές

Μεθάνιοείναι το μικρότερο και απλούστερο υδρογονάνθραξ. Είναι μια οργανική ένωση με μόνο έναν άνθρακα στην αλυσίδα της. Έχει τετραεδρική γεωμετρία και σχηματίζει μια πολική, άχρωμη, αέρια και εύφλεκτη ουσία. Είναι ένα από τα αέρια που παράγονται σε διεργασίες:

• σε αποσύνθεση οργανικής ύλης ·
• της πέψης
• αβιογενής (όχι από ζώντες οργανισμούς), όπως πυρκαγιές στα δάση.

Είναι επίσης δυνατό να βρεθεί μεθάνιο στο Πετρέλαιο και στον μανδύα της γης ως μία από τις πρωταρχικές ουσίες στο σχηματισμό της γης. Είναι ένα από τα αέρια που είναι υπεύθυνα για την επιτάχυνση του το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Έχει μικρότερη παραμονή στην ατμόσφαιρα σε σύγκριση με το διοξείδιο του άνθρακα, ωστόσο, είναι πολύ ικανό να απορροφά θερμότητα και υπέρυθρες ακτίνες. Η καύση του μεθανίου έχει ως αέρια προϊόντα όπως το CO₂, υδρατμούς και αιθάλη.

Διαβάστε επίσης: Θειικό οξύ - χημική ένωση που χρησιμοποιείται ευρέως από τις βιομηχανίες

Τι είναι το μεθάνιο;

Το μεθάνιο είναι το μικρότερο και απλούστερο των υδρογονανθράκων, οργανικό μόριο με ένα μόνο άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τέσσερα υδρογόνα.

Χαρακτηριστικά μεθανίου

• οργανικό μόριο
• κορεσμένο
• τετραεδρική γεωμετρία
• Πολική ουσία (δεν διαλύεται στο νερό)
• Αχρωμος
• Αέριο υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης
• Εύφλεκτο (σε επαφή με ατμοσφαιρικό αέρα)

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

φόρμουλα μεθανίου

Ο μοριακός τύπος του μεθανίου είναι CH₄, ένας άνθρακας συνδεδεμένος με τέσσερα άτομα υδρογόνου.

Το μόριο μεθανίου σχηματίζεται από έναν άνθρακα συνδεδεμένο με τέσσερα υδρογόνα.

Πηγές αερίου μεθανίου

• Biotic (από άλλα ζωντανά όντα

→ Πεπτική διαδικασία φυτοφάγων, σαρκοφάγων και παμφάγων ζώων: Η πεπτική διαδικασία των ζώων απελευθερώνει αέριο μεθάνιο στο περιβάλλον. Ο πεπτική διαδικασία μηρυκαστικών, όπως τα βοοειδή, εκπέμπει μεθάνιο σε μεγαλύτερες ποσότητες.

Οι κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις έχουν ένα περιβάλλον πλούσιο σε μεθάνιο, λόγω της πεπτικής διαδικασίας που λαμβάνει χώρα στα σώματα των μηρυκαστικών.

→ Ζύμωση από μεθανογόνα βακτήρια: είναι μικροοργανισμοί που συμμετέχουν στη διαδικασία αναερόβιας αποσύνθεσης (αποσύνθεση χωρίς την παρουσία οξυγόνου), μετατρέποντας την πιο περίπλοκη οργανική ύλη σε αέριο μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και άλλα απλούστερα μόρια. Διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε βάλτους, όπου υπάρχει ένα οικοσύστημα πλούσιο σε υγρή οργανική ύλη στη διαδικασία αποσύνθεσης.

Δείτε επίσης: Ποιος είναι ο χρόνος αποσύνθεσης;

• Αβιοτικά (φυσικές και πετροχημικές πηγές)

→ γεωλογικά σφάλματα: στο γήινο μανδύα βρίσκεται η υψηλότερη συγκέντρωση μεθανίου στη Γη, είτε λόγω γεωλογικής βλάβης που θα μπορούσε να οδηγήσει σε διαρροή του, είτε λόγω συνθηκών θερμοκρασίας που ευνοούν τις αντιδράσεις που την απελευθερώνουν.

→ Ορυκτά καύσιμα: Το μεθάνιο είναι ένας από τους υδρογονάνθρακες που μπορούν να εξαχθούν από το πετρέλαιο. Υπάρχει επίσης ο σχηματισμός μεθανίου ως προϊόν χημικών αντιδράσεων με μεγαλύτερους υδρογονάνθρακες.

Χρήσεις και σημασία του μεθανίου

Το μεθάνιο χρησιμοποιείται κυρίως ως παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Το παραγόμενο αέριο (βιοαέριο) σεχώροι υγειονομικής ταφής ή χωματερές αποστραγγίζεται από ένα σωλήνα και στη συνέχεια αποστέλλεται σε ένα εργοστάσιο που τον μετατρέπει σε ενέργεια. Στο Σάο Πάολο, 700 χιλιάδες άνθρωποι επωφελούνται από την ενέργεια που προέρχεται από βιοαέριο που προέρχεται από αστικά απόβλητα.

Στην περίπτωση της γεωργίας, οι βιοαποστάτες χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία και την αφαίρεση του βιοαερίου που περιέχεται στο περιττώματα ζώων (κόπρανα). Η ενέργεια που αποκτάται μέσω βιοαερίου χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του αγροκτήματος και την παροχή οφέλους στις τοπικές κοινότητες. Η ενέργεια από το μεθάνιο χρησιμοποιείται επίσης στις διαπραγματεύσεις για το πιστώσεις άνθρακα (πρωτοβουλία που βασίζεται στη μείωση της υπερθέρμανσης του πλανήτη).

Υγειονομική ταφή με αγωγό για τη συλλογή του παραγόμενου βιοαερίου.

Αντίδραση καύσης μεθανίου

Η καύση του μεθανίου μπορεί να συμβεί εντελώς, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και νερό (Η₂Ο), ή μπορεί να είναι μερική ή ατελής καύση, οπότε το προϊόν είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), η αιθάλη (C) και το νερό. Δείτε παρακάτω τις ισορροπημένες αντιδράσεις της πλήρους και μερικής καύσης του μεθανίου:

• πλήρης:

Χ.Χ._{4 (ζ)} + 2.0_{2 (ζ)} ◻ CO_{2 (ζ)} + 2.Η₂Ο_(σολ)

• Ατελής με σχηματισμό μονοξειδίου του άνθρακα (CO)):

Χ.Χ._{4 (ζ)} + 2/2_{2 (ζ)} ◻ CO_(σολ) + 2Η₂Ο_(σολ)

• Ατελής σχηματισμός αιθάλης (C)

Χ.Χ._{4 (ζ)} + Ο_{(ζ) 2} ◻ Γ_(μικρό) + 2.Η₂Ο_(σολ)

Δείτε επίσης:Τι είναι η καύση;

κίνδυνοι μεθανίου

Το αέριο μεθάνιο είναι ένας από αυτούς που είναι υπεύθυνοι για την επιτάχυνση του το φαινόμενο του θερμοκηπίου, σε μικρότερες ποσότητες στην ατμόσφαιρα, σε σύγκριση με το διοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, το ενεργειακό δυναμικό του είναι 60x μεγαλύτερο, εκτός από την υψηλή του ικανότητα να απορροφά υπέρυθρη ακτινοβολία. Επομένως, παρά το γεγονός ότι το μεθάνιο δεν παραμένει στην ατμόσφαιρα για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ζημιά που προκαλείται στο περιβάλλον είναι έως και 20 φορές μεγαλύτερη από αυτήν που προκαλείται από το διοξείδιο του άνθρακα.

Για την ανθρώπινη υγεία, το μεθάνιο παρουσιάζει επίσης κίνδυνοι δηλητηρίασης. Η εισπνοή αερίου μπορεί να προκαλέσει ασφυξία, βλάβη του νευρικού συστήματος και καρδιακή ανακοπή.

λύσεις ασκήσεις

Ερώτηση 1 - (Enem - 2016) Η συλλογή περιττωμάτων από κατοικίδια ζώα σε πλαστικές σακούλες και η διάθεσή τους στο τα συμβατικά χωματερές μπορούν να δημιουργήσουν συνθήκες υποβάθμισης που δημιουργούν προϊόντα επιβλαβή για το περιβάλλον περιβάλλον. (Φιγούρα 1)

Το σχήμα 2 απεικονίζει το έργο Park Spark, που αναπτύχθηκε στο Cambridge, MA (ΗΠΑ), στο οποίο περιττώματα ζώων τα είδη οικιακής χρήσης συλλέγονται σε βιοαποικοδομήσιμες σακούλες και ρίχνονται σε έναν βιοδιύκτη που είναι εγκατεστημένος σε πάρκα δημόσιο; και τα προϊόντα χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό στο ίδιο το πάρκο.

Μια καινοτομία αυτού του έργου είναι να επιτρέψει το (α):

Α) Καύση αερίου μεθανίου
Β) Αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα
Γ) Αερόβια αποσύνθεση περιττωμάτων
Δ) Αποτελεσματικότερη χρήση ορυκτών καυσίμων
Ε) Στερέωση άνθρακα σε οργανικά μόρια

Ανάλυση

Εναλλακτική Α. Επιτρέπει την καύση αερίου μεθανίου, το οποίο μετατρέπεται σε ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών συστημάτων του πάρκου.

Ερώτηση 2 - (Enem) Σύμφωνα με την έκθεση "Η μεγάλη σκιά του ζωικού κεφαλαίου" (Livestock's Long Shadow), που έγινε από τα Ηνωμένα Έθνη για Γεωργία και τρόφιμα, τα βοοειδή είναι υπεύθυνα για περίπου το 18% της υπερθέρμανσης του πλανήτη, μεγαλύτερη συμβολή από εκείνη του κτηνοτροφικού τομέα. μεταφορά.

Η κτηνοτροφία μεγάλης κλίμακας συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη μέσω των εκπομπών

1. μεθάνιο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πέψης.
2. οξείδιο του αζώτου κατά τη διαδικασία του μηρυκασμού
3. χλωροφθοράνθρακας κατά τη μεταφορά κρέατος.
4. οξείδιο του αζώτου κατά τη διάρκεια της αναπνευστικής διαδικασίας.
5. διοξείδιο του θείου κατά την κατανάλωση βοσκοτόπων.

Ανάλυση

Εναλλακτική Α. Η πεπτική διαδικασία των μηρυκαστικών ζώων συμβαίνει από μεθανογόνα βακτήρια, που έχουν ως ένα από τα κύρια τελικά προϊόντα μεθανίου, το οποίο είναι το δεύτερο κύριο αέριο που ευθύνεται για την επιδείνωση της το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Από τη Laysa Bernardes Marques de Araujo
Καθηγητής Χημείας

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

ARAúJO, Laysa Bernardes Marques de. "Μεθάνιο"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metano.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.