Metan

Atomul de carbon este hibridizat sp³, molecula de metan avînd conformaţie tetraedrică (verde)

 Generalităţi

Metanul a fost descoperit de A.Volta in 1778 în mâlul bălţilor, din această cauză fiind numit şi gaz de baltă. Metanul este capul de serie a alcanilor, o hidrocarbură saturată aciclică, în care atomul de carbon este hibridizat sp³, având o geometrie tetraedrică de hidrocarburi parafinice.

 Răspândire

Metanul se găseşte sub formă de zăcăminte naturale în stare destul de pură, la noi în ţară puritatea metanului fiind de 99%, însă se poate întâlni şi în minele de cărbuni unde în amestec cu aerul formează amestecul exploziv numit gaz grizzu (responsabil de exploziile miniere).

 Metode de sinteză

 Fermentaţia anaerobă

Metanul este produs prin fermentarea resturilor vegetale sau animale mai ales pe fundul bălţilor, metoda putînd fi folosită şi in cazul epurărilor apelor reziduale din marile oraşe şi nu numai.

 Gazul de iluminat

În gazul de iluminat obţinut prin distilarea uscată a huilei există un procent de circa 20-30%.

 Metode de laborator

• Metoda Moissan

are la bază reacţia dintre o carbură (de aluminiu, de beriliu) şi apă

Al₄C₃ + 12H₂O = 3CH₄ + 4Al(OH)₂.

• Metoda Dumas

foloseşte ca materie primă acetatul de sodiu (sau de potasiu) prin încălzire cu calce sodată:

CH₃-COONa + NaOH = CH₄ + Na₂CO₃

 Proprietăţi fizico-chimice

Metanul este un gaz incolor, inodor, mai uşor decît aerul. Este foarte puţin solubil în apă (sub 1%), dar solubil în alcool şi eter. Arde cu flacără puţin luminoasă, cu degajare mare de caldură (8560kcal/m³). Amestecul de metan şi oxigen (sau metan şi aer) explodează în prezenţa unei scântei. Aşa se explică exploziile care se produc uneori în minele de cărbuni, unde se găsesc cantităţi însemnate de metan sub formă de gaz grizzu. Acesta are o comportare deosebită faţă de celelalte hidrocarburi, datorita fptului că legătura covalentă existentă în moleculă este foarte stabilă, iar acest fapt influenţează comportamnetul său chimic. Prin arderea completă a metanului cu cantităţi insuficiente de aer, în instalaţii speciale, se obţine „negrul de fum” -- o sursă importantă pentru sintezele chimice (în special cele pentru fabricarea cauciucului). Prin trecerea metanului împreună cu vapori de apă peste catalizatori de aluminiu la o temperatură de circa 850°C se obţine un amestec de oxid de carbon şi hidrogen care poate fi folosit drept „gaz de sinteză”:

CH₄ + H₂0 = CO + 3H₂

Acest gaz de sinteză trecut peste un catalizator de fier la 450°C suferă o transformare la nivelul oxidului de carbon, acesta fiind transformat în dioxid de carbon

Atunci cînd catalizatorii nu sunt prezenţi, metanul este stabil pînă la circa 900°C. Prin trecerea metanului prin tuburi de cuarţ la 1000-1200°C se formează, cu randamente relativ mici, acetilenă, etenă, butadienă, dar şi hidrocarburi aromatice de tipul benzenului, xilenuluin antracenului, etc. Ca orice hidrocarbură saturată, metanul poate suferi reacţii de substituţie, reacţiile de halogenare (clorurare) ale metanului fiind cele mai reprezentative din acest punct de vedere. Acestea conduc în final la o compuşi mono-, di-, tri-tetra substituţi, însă mai poate suferi şi reacţii de amonooxidare (tratarea cu amoniac si oxigen, respectiv aer), în urma cărora se formează acid cianhidric (cianurile alcaline, diferite produse intermediare pentru industria materialelor plastice, a fibrelor sintetice, a cauciucului sintetic), sulfura de carbon CS₂ (prin tratare cu sulf la 600-700°C, în prezenţa catalizatorilor), nitrarea (se obţine nitrometan, bun dizolvant). Metanul poate suferi şi o oxidare catalitică la temperaturi de 600-700°C, în urma căreia rezultă formaldehida.