Marsh gas: formula și aplicație

Gazul care iese din partea inferioară a rezervoarelor este un gaz de mlaștină cu un miros neplăcut (o altă denumire generală este metanul). Din punct de vedere al științei, aceasta este o formă sau metil hidrogelic. Cea mai mare parte se compune din metan (CH₄

Caracteristici cheie

Compoziția standard, formula chimică a gazului de mlaștină - toate acestea demonstrează în mod clar apartenența sa la cei mai simpli compuși de carbon. În jurul acestui element, componentele rămase sunt grupate. Gazul de ghirlandă se găsește în mod natural într-o stare liberă sub formă de amestec cu dioxid de carbon sau azot. Se produce ca urmare a descompunerii substanțelor organice. De regulă, acestea sunt subacvatice și lipsite de acces la instalațiile aeriene.

Câmpul de mine este un alt loc în care se formează gaze inflamabile. Se acumulează printre roci după descompunerea reziduurilor organice. Numeroase goluri contribuie la acest lucru. Astfel de gaze scapă când apare o gaură generată aleator.

Locuri de educație

În ciuda denumirii destul de neechivoce, gazul de mlaștină (sau, mai degrabă, metanul) este eliberat și de crăpăturile de pe pământ, alături de câmpurile petroliere. Primele astfel de cazuri au fost înregistrate în Statele Unite ale Americii pe malurile râului Allegheny, precum și în Rusia, în regiunea caspică. În Baku pentru acest motiv, de mult timp, a existat o legendă despre misterioasele lumini Baku. Fenomenul natural sa dovedit a fi amestecat cu dioxid de carbon, azot și vapori de petrol prin gaz de mlaștină.

Odată cu dezvoltarea industriei și tehnologiei mineritului, oamenii au învățat cum să utilizeze metanul care a fost eliberat. Prima astfel de plantă a apărut în Pennsylvania. Gazul de gaze diferă prin faptul că este format în mod continuu, poate fi găsit în orice mlaștină sau iaz. Adesea este suficient doar să atingeți praful cu un baston. După aceea, bulele de gaz plutesc pe suprafața apei.

Bazele gazelor de mlaștină

Formarea componentei principale gaz natural (metanul) sunt asistate de bacterii. Din cauza lor, fermentarea celulozei începe să promoveze apariția metanului. Cel mai curat metan este considerat a fi caracteristic vulcanilor noroi ai peninsulelor Absheron și Kerch.

În plus, apare în depozitele de sare, izvoarele și fumaroolele - găuri și crăpături, situate la poalele vulcanilor. Metanul este prezent în intestinul uman. Conține produsele de la expirarea unor animale. Una dintre primele dovezi scrise despre această substanță poate fi considerată operele scriitorului vechi Pliny, care a menționat compuși combustibili gazoși.

Pericol de explozie

Mai presus de toate, gazul de mlaștină este cunoscut pentru propriile sale proprietăți distructive. Când se aprinde într-un amestec cu aer, provoacă o explozie. Motivul pentru aceasta este proprietățile metanului. Explozia gazului de mlaștină și a compușilor similari de mult timp îi îngrozise pe oameni explicând ceea ce sa întâmplat ca superstiții. Cauzele anomaliei au devenit clare doar după un studiu științific al acestui fenomen.

Gazul de mistreț, metanul și alți compuși explozivi îi determină pe oameni să inventeze lampa Davy. A început să fie folosită atât în ​​mlaștini, cât și în minele de cărbune. În această lampă, produsele de ardere au fost îndepărtate folosind o rețea specială, ceea ce a eliminat posibilitatea aprinderii unui amestec de gaze combustibile.

Istoria descoperirii

O mare contribuție la studiul gazului de mlaștină (metan) a fost făcută de omologul italian Allesandro Volta. În 1776, el a demonstrat că această substanță este diferită de hidrogen, deoarece are nevoie de oxigen de două ori mai mult pentru combustie. În plus, a fost Volta care a stabilit că gazul de mlaștină este o sursă de acid carbonic.

Italianul a descoperit metanul la granița dintre Elveția și Italia lângă Lacul Maggiore. Inspirația pentru om de știință a fost articolul omului de știință american și politica lui Benjamin Franklin despre fenomenul "aerului combustibil". Volta a fost primul care a primit metan, colectând gazul emis de mlaștină.

Continuarea cercetării

Alți cercetători importanți ai fenomenului natural au fost chimistul francez Claude Berthollet și chimistul britanic William Henry. Ultima dintre ele în 1805 a determinat compoziția gazului mlastos și a distins-o de etilenă (așa-numitul gaz petrolier).

Misterul unei substanțe explozive a fost ascuns în componenta sa principală - metan. Acesta a fost definit ca un gaz ușor de hidrocarburi (spre deosebire de un gaz de hidrocarburi grele de etilenă). În timp, a fost stabilit un alt termen - acid clorhidric. Studiile lui Henry au continuat John Dalton și Jens Jakob Berzelius.

În 1813, un chimist și geolog englez, Gemfri Davy, a efectuat o analiză a gazelor de mină și a ajuns la concluzia că această substanță este un amestec de metan, anhidridă carbonică și azot. Așa sa dovedit că amestecul combustibil, care se află în mine, este identic cu un amestec similar în mlaștini.

Influența asupra ecologiei

Metanul caracteristic pentru un gaz mlaștos se datorează anumitor reacții chimice. În primul rând, aceasta este o distilare uscată a materiei organice (de exemplu, turbă sau lemn). Metanul chimic pur se obține prin descompunerea apei de metil cu zinc (se produce oxid de zinc). Astăzi, această substanță atrage atenția multor ecologiști din cauza participării lor la formarea efectului de seră. Acest lucru se datorează acumulării de metan în atmosfera Pământului. Gazul mlastos absoarbe radiațiile termice în regiunea infraroșie a spectrului. Prin acest parametru, este al doilea doar la dioxidul de carbon pur. Ecologistii estimeaza contributia metanului la cresterea efectului de sera cu aproximativ 30%.

Proprietățile, compoziția, formula chimică a gazului de mlaștină sunt acum studiate ca parte a studiului efectului său asupra atmosferei planetei noastre. În cantități naturale produse de natură însăși, nu a fost periculoasă ca cauză a efectului de seră. Cu toate acestea, problema este că o cantitate mare de metan este eliberată în atmosferă prin vina oamenilor înșiși. Analog de gaze de mlaștină este produs la toate tipurile de întreprinderi. Acesta este așa-numitul metan abiogen. Cel care apare în mlaștini este considerat a fi biogenic - adică, care rezultă din transformarea materiei organice.

metanogeneza

Biosinteza metanului (și, prin urmare, apariția unui gaz mlaștină) se numește și metanogeneză. În acest proces, participă bacteriile arhaice. Sunt aerobi, adică pot primi energie pentru viață, evitând oxigenul. Archaea nu are organele și nucleele membranei.

Bacteriile generează metan, restabilind compușii cu un singur carbon cu alcooli de carbon și compuși cu un singur carbon. O altă modalitate este disproporționarea acetatului. Energia produsă de bacterii este transformată prin enzime de sinteză a ATP. În metanogeneză au fost implicate o varietate de molecule: coenzime, metanol, tetrahidrometanopterină etc.

metanogene

Știința cunoaște 17 genuri și 50 de specii de arhaică, capabile să genereze baza de gaz mlaștină. Ele formează colonii primitive multicelulare. Cel mai studiat genom al acestor arheoză este acetanoranii de Methanosarcina. Acestea sunt transformate în acetați și metan monoxid de carbon, utilizând pentru această enzimă acetat și fosfotransacetilază. Există, de asemenea, o teorie conform căreia acești arheologi în vremurile antice ar fi putut fi transformați în tioester, cu condiția ca în bazinele de acolo să existe o concentrație mare de sulfură de fier.

Cauza incendiilor forestiere

Cu emisii și concentrații suficiente, gazul de mlaștină, aprins, poate provoca o mare turbă naturală și un incendiu forestier. Astăzi, există un întreg complex de combatere a unor astfel de fenomene. Serviciile speciale conduc monitorizarea gazelor din cele mai multe zone de mlaștină. Aceștia sunt responsabili pentru prevenirea și monitorizarea cantitativă a componentelor unui gaz potențial periculos.

De exemplu, una dintre cele mai murdare din regiunea Moscovei este regiunea estică Shatursky. În apele sale este bogat în pește (crap, biban, guvizi, crap, stiuca, crap), tritonii, broaște, șerpi, păsări, muskrats (stârci, stârcul, pasari de balta, rațe). Oasele tuturor acestor animale conțin fosfor. Este procesată de bacterii, după care apar și alte substanțe. Aceasta este difosfina și fosfina. Aceștia sunt principalii inițiatori ai reacției în lanț pentru arderea spontană. Incendiile declanșate în acest fel sunt o problemă serioasă de mediu. Din incendiile din mlaștini, nu numai pădurile ard, ci și turbării. foc se poate răspândi în ele. Asemenea turbări pot arde de ani de zile.

În Rusia, aproximativ două treimi din toate mările din lume sunt concentrate. Ele se găsesc în centrul părții europene a țării, în Siberia de Vest și în Kamchatka. Suprafața totală a mlaștinilor din Rusia este de aproximativ 340 milioane de hectare, dintre care 210 sunt acoperite de pădure. Cele mai multe gaze sunt produse în timpul verii. În această perioadă, circa două kilometri și jumătate de metan pot fi eliberate pe hectar pe zi în zonă.

Interacțiunea cu oxigenul și clorul

Gaz natural de mlaștină, a cărui formulă chimică este CH₄, arde cu o strălucire stacojie de flacără palidă. Cea mai puternică explozie se produce atunci când este aprinsă într-un amestec care conține 7-8 volume de aer și 2 volume de oxigen. Gazul este ușor solubil în apă (spre deosebire de alcool). Reacționează exclusiv cu halogeni.

Când reacționează cu clorul, gazul mlastos formează metil CH₃Cl. Această substanță se obține prin mijloace de laborator. În acest scop, gazul clorhidric este trecut într-o soluție fierbinte de alcool metilic și clorură de zinc topită. Rezultatul este un gaz incolor, o caracteristică caracteristică fiind un miros plăcut, eteric, cu un gust dulce. Sub presiune sau răcire puternică, se îngroașează într-un lichid.

Aplicarea și reacțiile cu halogeni

Metanul (gazul de mlaștină), formula și aplicarea căruia este combustibil, sunt studiate în programa școlară, interacționează activ cu halogeni. Ca rezultat al reacțiilor de substituție cu aceste substanțe, se formează următorii compuși: bromură, clorură, fluorură și fluorură de metilen. Acesta din urmă a fost obținut pentru prima dată de chimistul rus Alexander Butlerov. Iodura de metilen este un lichid ușor gălbui refractar. Temperatura de fierbere este de 180 ° C.

Care este numele gazului de mlaștină înlocuit complet de halogeni? Asta este tetraclorură de carbon. A fost descoperită de chimistul francez Henri Reno în 1839. Este un lichid cu un miros picant caracteristic. Ea are un efect anestezic. O altă substanță similară este tetrabromura de carbon. Se extrage din cenușă din plantele marine.

Pericol pentru sănătate

Prin metan, metanul este inofensiv fiziologic. Se referă la hidrocarburi parafinice netoxice. Acest grup de substanțe se caracterizează prin inerție chimică și solubilitate scăzută în plasma sanguină. Aerul cu o concentrație ridicată de gaz de mlaștină poate ucide o persoană numai dacă suferă de o lipsă de oxigen.

Semnele inițiale de sufocare (asfixierea) se manifestă atunci când conținutul de metan este de 30%. În acest caz, volumul de respirație crește, pulsul devine mai rapid, coordonarea mișcărilor musculare este întreruptă. Dar probabilitatea unor astfel de cazuri este extrem de redusă. Faptul este că metanul este mai ușor decât aerul, ceea ce îl împiedică să se acumuleze în proporții excesive.

În același timp, cercetătorii echivă acțiunea gazelor de mlaștină asupra psihicului uman la acțiune dietil eter. Acest efect poate fi asimilat cu efectul narcotic. Persoanele care au lucrat în mine cu o concentrație mare de metan pentru o lungă perioadă de timp pot vedea schimbări în sistemul nervos autonom (hipotensiune, reflex ocular pozitiv etc.).