מתאן: למה זה נועד, פורמולה, בעירה, מקורות

מתאןהוא הקטן והפשוט ביותר פַּחמֵימָן. זוהי תרכובת אורגנית עם שרשרת אחת בלבד של פחמן. יש לו גיאומטריה טטראדרלית ויוצר חומר קוטבי, חסר צבע, גזי ודליק. זהו אחד הגזים המיוצרים בתהליכים:

• ב הִתפָּרְקוּת של חומר אורגני;
• של עיכול;
• אבוגנוני (לא מאורגניזמים חיים), כמו שריפות יער.

אפשר גם למצוא מתאן ב נֵפט ובמעטפת האדמה כמו אחד החומרים העיקריים ביצירת כדור הארץ. זהו אחד הגזים האחראים להאצת ה אפקט החממה. יש לו שהייה קצרה יותר באטמוספרה בהשוואה לפחמן דו חמצני, אולם הוא מסוגל מאוד לספוג חום קרני אינפרא אדום. הבעירה של מתאן יש כמוצר גזים כגון CO₂, אדי מים ופיח.

קרא גם: חומצה גופרתית - תרכובת כימית בשימוש נרחב בתעשיות

מה זה מתאן?

מתאן הוא הקטן והפשוט ביותר מבין הפחמימנים, מולקולה אורגנית עם אטום פחמן אחד בלבד המקושר לארבעה מימנים.

מאפייני מתאן

• מולקולה אורגנית
• רָווּי
• גיאומטריה טטראדרלית
• חומר קוטבי (אינו מתמוסס במים)
• חֲסַר צֶבַע
• גזי בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ
• דליק (כאשר במגע עם אוויר אטמוספרי)

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

נוסחת מתאן

הנוסחה המולקולרית של מתאן היא CH₄, פחמן קשור לארבעה אטומי מימן.

מולקולת המתאן נוצרת על ידי פחמן המחובר לארבעה מימנים.

מקורות גז מתאן

• ביוטי (מיצורים חיים אחרים

→ תהליך העיכול של בעלי חיים טורפים, טורפים וכל-אוכלים: תהליך העיכול של בעלי החיים משחרר גז מתאן לסביבה. או תהליך עיכול גידוליים, כמו בקר, פולט מתאן בכמויות גדולות יותר.

בחוות הבקר יש סביבה עשירה במתאן, עקב תהליך העיכול המתרחש בגופם של הגורמים.

→ תסיסה על ידי חיידקים מתנוגניים: הם מיקרואורגניזמים המשתתפים בתהליך הפירוק האנאירובי (פירוק ללא נוכחות חמצן), והופכים חומר אורגני מורכב יותר לגז מתאן, פחמן דו חמצני ומולקולות פשוטות אחרות. תהליך המתרחש בביצות, שם יש מערכת אקולוגית עשירה בחומרים אורגניים לחים בתהליך פירוק.

ראה גם: מהו זמן פירוק הפסולת?

• אביוטיקה (מקורות טבעיים ופטרוכימיים)

→ תקלות גיאולוגיות: ב מעטפת אדמה הריכוז הגבוה ביותר של מתאן על פני כדור הארץ נמצא, או בגלל תקלה גיאולוגית שעלולה להוביל לדליפתו, או בגלל תנאי טמפרטורה המעדיפים תגובות שמשחררות אותו.

→ דלקים מאובנים: מתאן הוא אחד הפחמימנים שניתן להפיק מנפט. יש גם היווצרות של מתאן כתוצר של תגובות כימיות עם פחמימנים גדולים יותר.

שימושים וחשיבות של מתאן

מתאן משמש בעיקר כ ספק כוח. הגז שהופק (ביוגז) במזבלות או זבל הוא מנוקז על ידי צינור ואז נשלח לצמח הממיר אותו לאנרגיה. בסאו פאולו, 700 אלף איש נהנים מהאנרגיה שמקורה בביוגז המופק מפסולת עירונית.

במקרה של חקלאות, מעכלים ביולוגיים משמשים לטיפול ולהסרת הביוגז הכלול ב צואת בעלי חיים (צואה). האנרגיה הנרכשת באמצעות ביוגז משמשת להפעלת החווה ולטובת הקהילות המקומיות. אנרגיה מתאן משמשת גם במשא ומתן זיכויים בפחמן (יוזמה המבוססת על צמצום ההתחממות הגלובלית).

מזבלה סניטרית עם צינור לאיסוף הביוגז המיוצר.

תגובת בעירת מתאן

הבעירה של מתאן יכולה לקרות לחלוטין וליצור פחמן דו חמצני (CO₂) ומים (ח₂O), או שזה יכול להיות בעירה חלקית או שלמה, ובמקרה זה פחמן חד חמצני (CO), פיח (C) ומים הם המוצר. ראה להלן התגובות המאוזנות של בעירה מלאה וחלקית של מתאן:

• לְהַשְׁלִים:

CH_{4 (גרם)} + 2.0_{2 (גרם)} ◻ CO_{2 (גרם)} + 2.H₂או_(ז)

• שלם עם היווצרות פחמן חד חמצני (CO)):

CH_{4 (גרם)} + 2/2_{2 (גרם)} ◻ CO_(ז) + 2H₂או_(ז)

• פיח יוצר לא שלם (ג)

CH_{4 (גרם)} + O_{(ז) 2} ◻C_(ים) + 2.H₂או_(ז)

ראה גם:מהי בעירה?

סכנות של מתאן

גז מתאן הוא אחד מהאחראים להאצת ה- אפקט החממה, בהיותם בכמויות קטנות יותר באטמוספירה, בהשוואה לפחמן דו חמצני. עם זאת, פוטנציאל האנרגיה שלו גדול פי 60, בנוסף ליכולתו הגבוהה לספוג קרינת אינפרא אדום. לכן, למרות העובדה שמתאן אינו נשאר באטמוספירה לאורך זמן, הנזק שנגרם לסביבה גדול פי 20 מזה שנגרם מפחמן דו חמצני.

לבריאות האדם, מתאן גם מציג סיכוני הרעלה. שאיפת גז עלולה לגרום חנק, התמוטטות מערכת העצבים ודום לב.

תרגילים נפתרו

שאלה 1 - (Enem - 2016) איסוף הצואה מבעלי חיים ביתיים בשקיות ניילון וסילוקם ב מזבלות קונבנציונאליות יכולות ליצור תנאי השפלה המייצרים מוצרים מזיקים לסביבה סביבה. (איור 1)

איור 2 מדגים את פרויקט Park Spark, שפותח בקיימברידג ', MA (ארה"ב), בו צואת בעלי חיים חפצים ביתיים נאספים בשקיות מתכלות ונזרקים למעכל ביולוגי המותקן בפארקים פּוּמְבֵּי; והמוצרים משמשים בציוד בפארק עצמו.

חידוש של פרויקט זה הוא לאפשר את (א):

א) שריפת גז מתאן
ב) אחסון פחמן דו חמצני
ג) פירוק צואה אירובי
ד) שימוש יעיל יותר בדלקים מאובנים
ה) קיבוע פחמן במולקולות אורגניות

פתרון הבעיה

חלופה א '. הוא מאפשר שריפת גז מתאן, המומר לאנרגיה באמצעותה ניתן לספק את מערכות החשמל בפארק.

שאלה 2 - (האויב) על פי הדו"ח "הצל הגדול של בעלי החיים" (הצל הארוך של בעלי החיים), שנעשה על ידי האו"ם למען חקלאות ומזון, בקר אחראים לכ- 18% מההתחממות הגלובלית, תרומה גדולה יותר מזו של משק החי. תַחְבּוּרָה.

גידול בעלי חיים בקנה מידה גדול תורם להתחממות כדור הארץ באמצעות פליטת

1. מתאן במהלך תהליך העיכול.
2. תחמוצת החנקן במהלך תהליך ההרבה
3. כלורופלואור פחמן במהלך הובלת בשר.
4. תחמוצת החנקן במהלך תהליך הנשימה.
5. גופרית דו חמצנית במהלך צריכת מרעה.

פתרון הבעיה

חלופה א '. תהליך העיכול של בעלי חיים מריביים מתרחש על ידי חיידקים מתנוגניים, שיש להם אחד מאלה מוצרי הקצה העיקריים גז מתאן, שהוא הגז העיקרי השני האחראי להחמרת הגז אפקט החממה.

מאת ליסה ברנרדס מארקס דה אראוג'ו
מורה לכימיה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

ARAúJO, ליסה ברנרדס מארקס דה. "מתאן"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metano.htm. גישה אליו ב -28 ביוני 2021.