Метан (CH4) — простейший углеводород, третий по распространенности газ во Вселенной (после водорода и гелия) и один из парниковых газов в атмосфере Земли. Иногда его называют болотным: один из его природных источников — водно-болотные угодья. Итальянский ученый Алессандро Вольта впервые обнаружил этот газ на болотах в 1776 году.
Природный газ содержит 70–99% метана, попутный нефтяной — 19–92%. Метан растворен в нефти и подземных водах, заключен в залежах метангидратов — «горючего льда» — на дне морей и в районах вечной мерзлоты. Он есть и на других планетах Солнечной системы — Марсе, Юпитере, Уране, Нептуне, Сатурне и его спутниках Титане и Энцеладе. Ученые высказывают разные версии образования метана на других небесных телах: в одних случаях это объясняют геохимическими и термохимическими процессами, в других — биологической активностью.
В воздухе на Земле метана всего 0,00017–0,0002%, и почти весь — результат жизнедеятельности метаногенов — микробов, которые разлагают органические вещества в анаэробных условиях (без доступа кислорода). Один из основных источников выбросов метана — сельское хозяйство: животноводческие фермы и рисовые поля. Метаногены живут в желудках жвачных животных и навозе, любят заболоченные почвы. Метан выделяется также при разложении мусора на полигонах и очистке сточных вод, горных работах, сжигании топлива, лесных пожарах.
Свойства
Метан — газ без цвета и запаха. Почти вдвое легче воздуха, плохо растворяется в воде, нетоксичен. Температура кипения минус164 градуса при давлении одна атмосфера. При давлении около 2 мегапаскалей и температуре 2–4 градуса становится твердым и образует с водой твердое вещество — «лед метана». При температуре выше 1400 градусов разлагается на газ ацетилен и водород. Горит голубым пламенем (при малой подаче кислорода – желтым), выделяя энергию. Окисляется до муравьиной кислоты (слабой органической кислоты, впервые выделенной из муравьев) при 150–200 градусах и давлении 30–90 атмосфер.
В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами.
Получение
Чаще всего метан выделяют при очистке природного и попутного нефтяного газа, при переработке нефти и нефтепродуктов, при обработке каменноугольного сырья. Также метан получают с помощью установок, в которых бактерии перерабатывают органику. В мире запускают единичные предприятий по выработке синтетического газа из углекислого газа и воды.
Применение
В составе природного газа применяется в быту: на нем готовят пищу, с его помощью нагревают воду в газовой колонке. Ради безопасности в газ добавляют одоранты — примеси позволят человеку по запаху определить утечку.
Используется как топливо для газотурбинных электростанций, паровых котлов и парогенераторов. Выделяет меньше углекислого газа на единицу тепла, чем другие виды испокамемого топлива.
Приобретает популярность как автомобильное топливо — для такого применения его сжимают под давлением до 250 атмосфер. В сочетании с жидким кислородом — перспективное топливо для ракет.
В химической промышленности используется как сырье в органическом синтезе для получения востребованных соединений — например, метанола и ацетилена.
