Khí Metan là gì? Tính chất, ứng dụng & nguồn gốc của metan

Khi học môn hóa học phổ thổng, chắc hẳn bạn đã từng biết qua khí metan – một trong những chất khí thuộc dãy đồng đẳng ankan với những ứng dụng quan trọng trong cuộc sống. Hãy cùng VietChem ôn lại những kiến thức về metan là gì? Nó tính chất như thế nào và cùng tìm hiểu thêm ứng dụng của nó ra sao qua bài viết sau.

Vài nét về khí metan

1. Metan là gì?

Metan hay mêtan là một hợp chất hóa học có công thức hóa học CH₄. Đây là một trong những loại khí thuộc dãy đồng đẳng ankan và là hydroncacbon đơn giản nhất.  Đồng thời Metan cũng là một thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao hay đầm lầy nên nó còn được gọi là khí đầm lầy và khí bùn.

Metan được tạo ra từ trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá.

Metan là gì? Công thức cấu tạo của metan

2. Một số đặc điểm cơ bản

• Ở điều kiện tiêu chuẩn, metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị
• Nhiệt độ hóa lỏng: -162 ^oC
• Nhiệt độ hóa rắn: -183 ^oC
• Tỷ trọng tại áp suất thường: 717g/m³
• Rất dễ cháy
• Trong công nghiệp, để dễ nhận biết metan thường được trộn với một lượng chất nhỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh có mùi mạnh.

Metan là chất dễ cháy

??? Khí amoniac NH3 hóa lỏng và những ứng dụng trong công nghiệp

Các tính chất hóa học của metan

1. Tác dụng với oxi

Khi cho khí metan tác dụng với oxi tạo ra khí cacbonic và nước, đây còn gọi là phản ứng cháy.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

2. Tác dụng với clo

Khí metan thế clo tạo ra metyl clorua trong điều kiện có ánh sáng

CH₄ + Cl₂  → CH₃Cl + HCl (khí)

Nếu tiếp tục cho phản ứng với clo, kết quả thu được là metyl halogic và axit halogenic.

CH₃Cl + CL₂  → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂CL₂ +  Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Đây là phản ứng với nhiều giai đoạn, người ta thường gọi là phản ứng thế halogen

3. Phản ứng phân hủy

Ở nhiệt độ trên 1000 độ C, metan có thể bị phân hủy

CH₄ →  C + 2H₂

Metan tác dụng với Cl₂ khi bị đun nóng hoặc phản ứng với Flo ở điều kiện thường cho ra muội than và khí axit

CH₄ + 2Cl₂ → C + 4HCl

Phương pháp điều chế khí Metan

Để điều chế metan có rất nhiều cách, nhưng chủ yếu sử dụng một số phương pháp sau:

• Sử dụng nhôm cacbua:

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí).

Có thể thay thế nước cho HCl: Al₄C₃ + 12HCl → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí)

• Cho phản ứng với vôi tôi xút có sự xúc tác CaO ở nhiệt độ cao:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

• Phản ứng trực tiếp, dùng niken làm chất xúc tác:

C + 2H₂ → CH₄

• Sử dụng khí CO:

CO + 3H₂  → H₂O + CH₄

• Điều chế metan từ đường glucose:

C₆H₁₂O₅ →  3CO₂ + 3CH₄

• Điều chế từ khí tự nhiên
• Cho phản ứng cracking ankan có từ 3C trở lên:

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

??? Điều Chế Clo Trong Phòng Thí Nghiệm: Phương Trình + Sơ Đồ

Ứng dụng của mêtan

1. Trong làm nhiên liệu

Với khả năng sinh nhiệt cao, metan được xem là một nhiên liệu quan trọng trong sản xuất điện năng, giúp cung cấp sưởi ấm hay nhiên liệu ô tô. Metan sinh ra ít CO2 hơn so với than đá khi đốt cháy.

• Được sử dụng làm nhiên liệu cho các lò nướng, nhà cửa hay máy nước nóng, lò nung,... với cơ chế đốt cháy oxy để sinh ra nhiệt
• Dùng làm nhiên liệu cho động cơ oto hay ở dạng nén hoặc hóa lỏng. Trước đó, khí metan than đã từng được ứng dụng trong các động cơ đốt trong nhưng đòi hỏi độ tinh khiết hoặc khí metan cần được làm sạch tốt nên phải thường xuyên bảo dưỡng và lắp đặt các bộ lọc phụ.
• Đóng vai trò quan trọng trong việc phát điện khi đốt nó như một nhiên liệu trong tubin khí. Trong nhà máy nhiệt điện: dùng khí metan làm nhiên liệu phối hợp với than cho ra hiệu qua tốt đồng thời giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường.
• Ngoài ra, ở nhiều nơi, metan còn được xem là khí thiên nhiên sử dụng trong sưởi ấm và nấu ăn

Metan được ứng dụng trong sử dụng trong sưởi ấm và nấu ăn

2. Trong công nghiệp

• Là nguyên liệu quan trọng để sản xuất hydro methanol hay axit axetic cùng anhydrit axetic
• Dùng để điều chế axetilen và anhehit axetic

Metan ảnh hưởng như thế nào đến con người và môi trường?

1. Đối với con người

Metan là một chất độc có thê gây nguy hiểm đến sức khỏe con người. Nó có thể gây bỏng nhiệt và gây ngất nếu nồng độ oxy thấp hơn 18% (do methan có khả năng chiếm chỗ của oxy). Metan rất dễ cháy và có thể tác dụng với không khí để tạo ra những sản phẩm dễ cháy nổ. Vì vậy, cần lưu ý khi sử dụng methan

2. Đối với khí quyển Trái Đất

Nó là một trong những khí gây nên hiệu ứng nhà kính. Metan làm thúc đẩy sự oxy hóa hơi nước ở tầng bình lưu. Sự gia tăng hơi nước này gây hiệu ứng nhà kính nhiều hơn so với hiệu ứng trực tiếp của methan. Năm 1998 mật độ metan đã tăng khoảng 150% so với năm 1750 với mật độ trung bình trên bề mặt Trái Đất khoảng 1745ppb. Hiện nay, hàng năm khí quyển vẫn thu nhận khoảng từ 400 đến 765 x 1012g khí metan.

Trên đây là những thông tin cơ bản về metan là gì, tính chất cũng như ứng dụng của nó ra sao. VietChem hy vọng có thể giúp bạn đọc nhớ lại hay những người chưa biết có thể hiếu thêm về một loại chất khí quen thuộc với cuộc sống chúng ta. Đón đọc trên hoachat.com.vn để cùng hiểu thêm về các chất đang tồn tại xung quanh chúng ta.

??? Halogen là gì? Đặc điểm, tính chất của các nguyên tố Halogen

Tìm kiếm liên quan:

- Khí metan có ở đâu