ميثان

ميثان
الاسم النظامي	ميثان
أسماء أخرى	غاز المستنقعات
معلومات عامة
رقم الكاس	74-82-8
بوب كيم	297
خصائص
صيغة جزيئية	CH4
الكتلة المولية	16.042 غ/مول
المظهر	غاز عديم اللون
الكثافة	0.717 كغ/م3 غاز
نقطة الانصهار	- 182.5 °س
نقطة الغليان	- 161.6 °س
الذوبانية في الماء	3.5 مغ/100 مل ماء عند 17 °س
مخاطر
ترميز المخاطر	F+
توصيف المخاطر	R12
تحذيرات وقائية	S2-S9-S16-S33
نقطة الوميض	- 188 °س
في حال عدم ذكر الشروط فإن البيانات الواردة أعلاه مقاسة في الشروط النظامية ومدونة حسب النظام الدولي للوحدات

الميثان وهو مركب كيميائي يعد أبسط الهيدروكربونات، وهو غاز له الصيغة الكيميائية CH₄. الميثان النقي ليس له رائحة، ولكن عند استخدامه تجاريا يتم خلطه بكميات ضئيلة من مركبات الكبريت ذات الرائحة المميزة مثل إيثيل مركبتان، مما يمكن من تتبع أثار الميثان في حالة حدوث تسريب.

وكمكون رئيسي للغاز الطبيعي فإن الميثان أحد أنواع الوقود المهمة. وحرق جزيء واحد من الميثان في وجود الأكسجين ينتج جزيء من ثاني أكسيد الكربون CO₂ وجزيئين من الماء H₂O.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

الميثان أيضا أحد غازات الانحباس الحراري وله فدرة على تسخين الجو 25 مرة أشد من تأثير ثاني أكسيد الكربون.

مصادر الميثان

المصادر الطبيعية

يتم استخراج الميثان من الرواسب الجيولوجية حيث يكون مصاحبا لأنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى. كما يمكن الحصول عليه من المصادر الطبيعية:

• تحلل المخلفات العضوية.
• المصادر الطبيعية: المستنقعات 23%
• وقود حفريات 20%
• عملية الهضم في الحيوانات (ماشية) 17%
• قاع البحر توجد كميات ضخمة من الغاز الطبيعي متجمدة تحت قاع البحر. ويقدر الخبراء أن احتياطي هيدرات الميثان الموجودة تحت قاع محيطات وبحار العالم، تبلغ حوالي 3000 غيغاطن، أي حوالي 3 مليار كيلوغرام. وهذا بدوره يعادل ضعف احتياطيات الطاقة المتوفرة في جميع المصادر التقليدية للطاقة كالفحم والنفط والغاز الطبيعي. لذا تتجه بعض الدول مثل الصين واليابان وكوريا الجنوبية والهند والبرازيل والولايات المتحدة، إلى استخراج هيدرات الميثان من أعماق البحار لسد حاجتها المتزايدة من الطاقة.

تمثل عمليات الهضم في الحيوانات 17% من انبعاثات الميثان

• البكتريا التي تتواجد أثناء زراعة الأرز.

• تسخين أو حرق الكتلة الحيوية لاهوائيا.

60% من الانبعاثات التي تنتج الميثان ناتجة من الأنشطة البشرية, وخاصة الأنشطة الزراعية. وخلال 200 سنة السابقة, تضاعف تركيز الغاز في الغلاف الجوي من 0.8 إلى 1.6 جزء في المليون.

كما أن الميثان يصنف على أنه كتلة حيوية لأنه يمكن أن ينتج من الحرق اللاهوائي لبعض المواد العضوية.

المصادر الصناعية

يمكن تصنيع الميثان واستخدامه صناعيا وذلك عن طريق التفاعلات الكيميائية مثل تفاعل ساباتيه (Sabatier reaction) أو عملية فيشر-تروبش (Fischer-Tropsch process).

• وطبقا لتقديرات أحد المصادر فإن الميثان الموجود في شكل رسوبي في المحيط يقدر بـعشرة ألآف مليار طن. وتقترح النظريات أن هذه الكميات الضخمة من الميثان يمكن أن تنطلق فجأة مرة أخرى، وتسبب ارتفاعا في درجات الحرارة.

تفاعلات الميثان

الاحتراق

يوجد عديد من الخطوات عند احتراق الميثان: يتحول الميثان إلى الجذر ميثيل CH₃، والذي يتحول إلى فورمالدهيد (HCHO أو H₂CO). ويتحول الفورمالدهيد إلى الجذر فورمال HCO, والذي بدوره يكون أول أكسيد الكربون CO. وهذه العملية يطلق عليها تحلل حراري تأكسدي:

CH₄ + O₂ → CO + H₂ + H₂O

بعد عملية انحلال حراري تاكسدية يتأكسد H₂ مشكلاً H₂O، ويطلق حرارة. ويحدث هذا بسرعة جدا، في وقت أقل من ميلي ثانية.

H₂ + ½ O₂ → H₂O

وأخيرا، يتأكسد CO ليكون CO₂ وينطلق مزيد من الحرارة. وهذه العملية أبطأ الخطوات وتحتاج بضع ميلي ثواني لتكتمل:

CO + ½ O₂ → CO₂

تنشيط الهيدروجين

إن الرابطة التساهمية القوية بين الكربون-الهيدروجين في الميثان هي واحدة من أقوى الروابط الهيديروجينية، وعلى ذلك فإن استخدامها كمادة اولية في صناعة البتروكيمياويات محدود. ولايزال البحث جاريا عن عامل حفز مناسب لتكسير الرابطة بين C-H في الميثان والألكانات المنخفضة الأخرى.

الهلجنة

يتفاعل الميثان مع الهالوجينات المختلفة حسب المعادلة العامة:

CH₄ + X₂ → CH₃X + HX

الميثان خارج الكرة الأرضية

يعتقد ان الميثان تم تحديد وجوده في أماكن عديدة في النظام الشمسي. ويعتقد أنه تكون خلال العمليات الغير عضوية التي كانت تصاحب تطور النظام الشمسي.

• كوكب المشتري؛ يحوي غلافه الجوي على 0.3 % ميثان.
• كوكب المريخ؛ يحوي 10 جزء من البليون. (10 ppb)
• كوكب زحل؛ يحوي غلافه الجوي على 0.4 % ميثان.
  • قمر أيابيتوس
  • قمر تيتان
• كوكب نيبتون
  • قمر تريتون
• كوكب أورانوس
  • قمر أريل
  • قمر ميرندا
  • قمر أوبيرون
  • قمر تيتانيا
  • قمر أمبريل
• مذنب هالي
• مذنب هياكوتاكي

كما توجد أثار لغاز الميثان في طبقة رقيقة على القمر التابع للأرض. كما أن هناك بعض الاكتشافات حول وجود الميثان في السحابات الموجودة بين النجوم.

استخدامات الميثان

• تحضر منه الكثير من المركبات العضوية مثل الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون الذي يستخدم في اطفاء الحرائق وكمذيب أيضا، كما يدخل في صناعات كثيرة مثل صناعة البلاستيك والنايلون والكحولات والفورمالدهيد.
• يكون حوالي 80%من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود.
• يستخدم في الاحتراق للحصول على الطاقة، فالكيلو جرام منه يعطي 13300سعر ما يعادل 55594 جول.
• يحضر منه النيتروميثان الذي يستخدم في عمل العقاقير الطبية والمبيدات الحشرية والمفرقعات.
• يستخدم في تحضير غاز الاصطناع.
• غاز الطبخ أو الغاز الطبيعي يتكون 90% من غاز الميثان مع عدد اخر من غازات أخرى.

شاهد أيضا

• الألكانات. أحد أنواع الهيدروكربونات والتي يكون الميثان أبسط أعضائها.
• كلاثيرات ميثان, نوع من أنواع الثلج يحتوى على الميثان.
• ميثانوجين, عتائق ينطلق منها الميثان كمنتج ثانوي أثناء عمليات الأيض.
• تصنيع ميثان تكون الميثان بواسطة الميكروبات.
• ميثانوتروف, نوع من أنواع البكتريا التي تستخدم الميثان كمصدر وحيد للكربون والطاقة.
• مجموعة ميثيل, مجموعة فعالة تشبه الميثان.

وصلات خارجية

• هيدرات الميثان
• بيانات عن الميثان من المعهد الوطني للمقاييس والتكنولوجيا