Метан

Болотный газ, рудничный газ, CH4 (a. Methane. Н. Methan. Ф. Methane, gaz de marais, grisou. И. Metano), - природный горючий газ, встречающийся в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений (залежей), в растворённом (в нефти, пластовых и поверхностных водах), рассеянном, сорбированном (породами и органич. Веществом) и твёрдом (газогидратном) состояниях. Плотность M. По воздуху 0,555 (20В°C). Мол. М. 16,04, tпл -182,49В°C, tкип - 161,56В°C, критич. Давление 4,58 МПa, критич. Темп-pa - 82,4В°C, вспышки -187,8В°C, самовоспламенения 537,8В°C.M. - первый член гомологич. Ряда насыщенных (метановых) углеводородов. Молекулу M. Представляют в виде тетраэдра c атомом углерода в центре. Величина связи C-H 1,09 Hм. M. - бесцветный газ c лёгким чесночным запахом, горящий слабо светящимся пламенем.

При обычной темп-pe c большинством хим. Элементов не реагирует. Обладает высокой термич. Устойчивостью и начинает заметно разлагаться при t 600В°C. Растворимость M. В нефти в 10 раз больше, чем в воде. Удельная теплота сгорания (50,049 МДж/кг) почти в 2,5 раза больше, чем y кам. Угля.M. Является осн. Компонентом Газов природных горючих (до 99,5%), нефтяных попутных (39-91%), болотных (св. 99%) и рудничных (34-48%) газов. Присутствует в газах грязевых вулканов (св. 95%), спорадически встречается в вулканич. Газах и в газах магматич. И метаморфич. Пород, a также в микровключённых газах. Большое количество M. Растворено в водах океанов, морей, озёр, газы к-рых иногда представляют пром. Интерес (оз. Киву, Центр. Африка). Cp. Содержание M. В водах Мирового ок.

Порядка 10-2 см3/л, общее - 14В·* 1012 м3. Кол-во M., растворённого в пластовых водах, на неск. Порядков выше его пром. Запасов. Значит. Количество M. Сорбировано породами (при давлении 40 МПa глины сорбируют 2600 см3/кг M.). B угленосных толщах M. Находится в свободном и сорбированном состояниях (240-260 трлн. М3). Метаморфизм углей сопровождается выделением огромных объёмов M., в неск. Раз превышающих запасы известных газовых м-ний. Содержание сорбированного газа преобладает над свободным, сорбционная ёмкость углей по M. Увеличивается co степенью метаморфизма (углефикации) углей. B геол. Закрытых угленосных бассейнах за счёт газов угольных пластов могут сформироваться газовые залежи. M. Присутствует также в атмосферах Земли (ок.

6В·* 1012 м3), Юпитера, Сатурна, Урана. В газах поверхностного грунта Луны.M. В определённых термодинамич. Условиях образует газовые растворы, обладающие большой подвижностью и способствующие развитию миграции нефти и газа. При низких темп-pax M. Образует газовые гидраты - твёрдые кристаллич. Вещества плотностью 880-890 кг/м3, похожие на снег или лёд (см. Гидраты). Гидратообразование происходит в пористой среде осадочного чехла c формированием Газогидратных залежей.C воздухом M. Образует взрывчатые смеси (см. Взрывчатые газы). Особую опасность представляет M., выделяющийся при подземной разработке м-ний п. И. В горн. Выработках, a также на угольных обогатит. И брикетных ф-ках, сортировочных установках. При содержании в воздухе до 5-6% M.

Горит около источника тепла (темп-pa воспламенения 650-750В°C), при содержании 5-16% - взрывается, св. 16% - может гореть при притоке кислорода, снижение при этом концентрации M. Взрывоопасно. После контакта c источником тепла воспламенение происходит c нек-рым запаздыванием. Ha этом свойстве основано создание предохранит. BB и взрывобезопасного электрооборудования. Ha объектах, опасных по метанообильности (см. Ообильность выработок), вводится Газовый режим.Осн. Масса M. Лито- и гидросферы образуется при биохим. И термо-каталитич. Деструкции рассеянного органич. Вещества, углей и нефтей. B процессе погружения осадка, a затем породы образование M. Происходит непрерывно, но c разной интенсивностью и заканчивается при полной метаморфизации пород.

Ha ранних стадиях преобразования отложений (диагенез) генерация M. Связана c деятельностью анаэробных микроорганизмов, завершают процесс метанообразующие бактерии. B общем случае биохим. Зона образования M. Ограничивается глубиной (темп-рой) существования бактерий. Наиболее активна их деятельность при 25-45В°C, нек-рые из них могут существовать при 100В°C. C погружением пород на большие глубины гл. Преобразующая роль отводится термокаталитич. Реакциям, в результате к-рых вместе c M. Образуется большое кол-во жидких углеводородов (гл. Зона нефтеобразования). Ниже этой зоны генерируется преим. M. Часть его имеет термометаморфич., радиохим. И космич. Происхождение.M. Широко используется как топливо и сырьё для пром-сти. Хлорированием M.

Производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, тетрахлорид углерода. При неполном сгорании M. Получают сажу, при каталитич. Окислении - формальдегид, при взаимодействии c серой - сероуглерод. Термоокислит. Крекинг и электрокрекинг M. - важные пром. Методы получения ацетилена. Каталитич. Окисление смеси M. C аммиаком лежит в основе пром. Произ-ва синильной к-ты, M. Используется как источник водорода при пром. Получении аммиака, a также водяного газа, применяемого для пром. Синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др. Важное производное M. - нитрометан.Исторический очерк. Осн. Источник M. - природный газ, известен человечеству за много столетий до н.э. Древние римляне были знакомы c горючими свойствами газов, выделяющихся из трещин Земли ("вечные огни").

Ha месте таких выходов греки построили храм "богу небесного и земного огня" и назвали гору Химерой в честь огнедышащего фантастич. Чудовища. Огни Химеры горели св. 3 тыс. Лет. Многочисл. Горящие источники издавна известны в Иране, Азербайджане, Ираке и др. Местах. Обилие их в Иране привело к созданию там в 7 в. Религии огнепоклонничества, распро- странившейся и в др. Места. Широко были известны "огнедышащие грязевые горы" - грязевые вулканы. B 15 в. Отмечены случаи взрывов рудничного газа. Болотный газ был известен ещё раньше. Однако после описания англичанина Г. Кавендиша (1766) водорода как "горючего воздуха" нек-poe время все горючие газы отождествлялись c водородом. A. Вольта (1776) установил отличие болотного газа от водорода и газов перегонки растит, масел.

K. Бертолле (1785) доказал, что болотный газ состоит в осн. Из M. И содержит примесь азота. Количеств. Соотношение углерода и водорода в болотном газе определено Дж. Дальтоном (1805). Синтез M. Осуществил Л. Мельзенс (1845) по схеме CCl в†’ CH4, использовав в качестве восстановителя амальгаму калия. П. Бертло получил M. Непосредственно из сероуглерода, пропуская его пары вместе c сероводородом над медью, a также перегонкой формиата бария (1858).O добыче M. См. Газовая промышленность.O. Л. Нечаева..