Mục lục bài viết

Khí metan là gì ? ứng dụng của CH4

Khí metan là gì ? Khí metan (còn gọi là methane) là một hợp chất hóa học thuộc nhóm hydrocacbon có công thức hóa học là CH₄. Metan là hydrocarbon đơn giản nhất, bao gồm một nguyên tử carbon gắn với bốn nguyên tử hydro. Nó là một chất khí không màu, không mùi và là thành phần chính của khí tự nhiên.

Cấu trúc phân tử:

Công thức phân tử: CH₄
Cấu trúc hình tứ diện đều, trong đó nguyên tử carbon ở trung tâm và bốn nguyên tử hydro nằm ở các đỉnh.

Những tính chất vật lý của khí metan CH₄

Trạng thái	Khí độc, không màu, không mùi, không vị. Dễ bắt cháy, tạo lửa xanh Trong khí tự nhiên, metan thường được thêm vào một chất tạo mùi để phát hiện khi có rò rỉ Khối lượng nhẹ hơn không khí, nên dễ dàng bay lên cao.
Khả năng hòa tan	Không hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực
Nhiệt độ hóa lỏng	-162°C
Nhiệt độ hóa rắn	-183°C
Điểm bốc cháy	537 °C
Khối lượng riêng của metan	0.717 kg/m³
Tính dẫn điện	Không

Tính chất hóa học của CH₄

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:

Tham gia phản ứng thế với halogen clo, brom

Metan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.Ví dụ đối với Cl:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Phản ứng với hơi nước tạo ra khí CO

CH4 + H2O = CO + H2O

(Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni).

Phản ứng cháy với oxi

Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q

Q= −891 kJ/mol ở 25^oC, 1 atm

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…

(đốt trong điều kiện thiếu không khí)

Phản ứng phân hủy tạo ra axetilen

Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500^oC (ΔH = 397kJ/mol)

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

Ứng dụng của khí CH4

Khí metan làm nhiên liệu trong cuộc sống

Metan có rất nhiều ứng dụng vào đời sống cũng như sản xuất:

CH4 được dùng làm nhiên liệu

Trong đời sống, CH4 là một nhiên liệu không thể thiếu, đặc biệt chúng có nhiều trong khí gas. Khi nấu nướng hay sưởi ấm bằng khí gas sẽ giúp giảm bớt lượng thải CO2, Co ra ngoài không khí so với dùng than, củi.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Metan tham gia các phản ứng hóa học ở nhiều dạng: răn, lỏng, khí. Trong các ngành công nghiệp hóa học, CH4 là nguyên liệu đầu vào để tạo ra một số chất quan trọng như methanol, hydro, anhydrit axetic và axit axetic.

Metan có ở đâu trong tự nhiên?

Tạo ra từ các khí thải của việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hay cháy rừng.
CH₄ còn có trong quá trình sinh học như ở trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột, dạ dày của động vật nhai lại.
Tạo ra do sự phân hủy kị khí ở những nơi ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển… Dưới hầm cầu chúng cũng xuất hiện vì sự lên men yếm khí.
CH4 là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, đặc biệt là khí dầu mỏ, do đó mà chúng rất dễ bắt cháy.
CH4 còn có nhiều ở trong những hang động, đá giếng sâu. Vì thế, không nên tuyệt đối tự ý đi xuống dưới giếng, hố sâu khi không được chuẩn bị kĩ càng.

Tác động tới môi trường

Metan là một khí nhà kính mạnh, có khả năng giữ nhiệt trong khí quyển cao hơn nhiều lần so với CO₂ trong ngắn hạn. Vì vậy, lượng metan trong khí quyển ảnh hưởng lớn đến sự nóng lên toàn cầu.

Tóm lại, metan là một khí quan trọng trong tự nhiên và công nghiệp, vừa là nguồn nhiên liệu, vừa là nguyên liệu sản xuất hóa chất, nhưng cũng cần được kiểm soát vì ảnh hưởng của nó đến môi trường.