- Định nghĩa: Metan [CH4] là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng của ankan. Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và rất ít tan trong nước.
- Công thức phân tử: CH4.
- Công thức cấu tạo:
- Danh pháp
+ Tên quốc tế: CH4 có tên gọi là metan.
+ Tên gốc Ankyl: CH3 - có tên gọi là metyl.
- Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí [ d=16/29] và rất ít tan trong nước. Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí [khí thiên nhiên], trong dầu mỏ [khí dầu mỏ hay khí đồng hành], trong các mỏ than [khí mỏ than], trong bùn ao [khí bùn ao], trong khí biogaz.
- Nhận biết khí metan
+ Cách 1: Đốt cháy khí metan rồi cho sản phẩm vào dung dịch Ca[OH]2. Hiện tượng xuất hiện kết tủa vẩn đục trắng, ta sẽ nhận biết được khí metan.
+ Cách 2: Cho khí metan tác dụng với clo dưới ánh sáng. Sau đó cho quỳ tím ẩm vào, quỳ hóa đỏ, ta sẽ nhận biết được khí metan.
1. Tác dụng với oxi
- Metan cháy tạo thành khí cacbon đioxit và hơi nước.
- Phản ứng trên tỏa nhiều nhiệt. Hỗn hợp gồm một thể tích metan và hai thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.
2. Tác dụng với clo
- Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng.
Viết gọn:
- Phản ứng trên, nguyên tử hidro của metan được thay thế bởi nguyên tử clo. Vì vậy phản ứng trên được gọi là phản ứng thế.
3. Phản ứng nhiệt phân
2CH4
1. Trong công nghiệp
- Metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.
2. Trong phòng thí nghiệm
- Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat với vôi tôi xút, hoặc có thể cho nhôm cacbua tác dụng với nước:
- Metan cháy tỏa nhiều nhiệt, vì vậy nó được dùng làm nhiên liệu trog đời sống và trong sản xuất.
- Metan là nguyên liệu để điều chế hidro theo sơ đồ:
Metan + Nước
- Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.
Table of Contents
Metan [methane, hay gọi là khí bùn ao] là hydrocarbon đơn giản nhất của nhóm ankan. Công thức tổng quát: CH4 . Công thức phân tử:
Mêtan là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ. Nó được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất sản xuất khí dầu mỏ.
Tên gốc Ankyl: khi lấy 1 hidro từ metan, gốc hidrocacbon gọi theo tên ankan nhưng đổi an thành yl: Metyl
Tính chất vật lí của metan
Ở điều kiện tiêu chuẩn, mêtan là chất khí không màu,không mùi, không vị,độc hại và rất dễ cháy tạo ngọn lửa màu xanh da trời.
Nhiệt độ hóa lỏng: −162 °C,
Nhiệt độ hóa rắn: −183 °C,
Khối lượng riêng 0.717 kg/m3
Metan không tạo ra các liên kết hiđro và vì vậy không hòa tan trong các dung môi phân cực như nước, chỉ tan trong dung môi không phân cực. Metan không có tính dẫn điện
Tính chất hóa học của metan
Các tính chất hóa học quan trọng của metan mà bạn cần nhớ là phản ứng thế với halogen clo, brom, phản ứng với hơi nước tạo khí hidro, phản ứng cháy với oxi và phản ứng phân hủy tạo axetilen .
Phản ứng thế H bằng halogen
Khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ, halogen có thể thế lần lượt từng phân tử H trong metan tạo thành dẫn xuất metyl halogen
Phản ứng có thể tiếp tục để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra halogen
Ví dụ: metan tác dụng brom
Br2 + CH4 → CH3Br + HBr
Clo hóa dưới ánh sáng có thể thu được
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
**Khả năng phản ứng của dãy halogen F2 > Cl2 > Br2 > I2
Metan tác dụng với hơi nước .
Phản ứng này dùng để điều chế hidro
Phản ứng oxi hóa [phản ứng cháy]
Là phản ứng quan trọng nhất của metan. Phản ứng tỏa ra rất nhiều nhiệt nên metan được dùng chủ yếu làm nhiên liệu, khí đốt.
Phản ứng phân hủy
Phân hủy tạo thành axetilen ở
Khi tác dụng với khí Clo ở điều kiện nhiệt độ cao, phản ứng phân hủy metan sẽ tạo ra muội than và khí hidro clroua.
Các phương pháp điều chế metan trong phòng thí nghiệm
Điều chế từ nhôm cacbua:
Al4C3 + 12H2O → 4Al[OH]3 + 3CH4
Phản ứng muối natri axetat với xút [nhiệt phân muốn natri của axit carboxylic]:
CH3–COONa + NaOH Na2CO3 + CH4
Phản ứng cộng hidro vào cacbon:
C + 2H2 CH4
Điều chế từ khí CO:
CO + 3H2 H2O+CH4
**Nâng cao
Khử các dẫn xuất metyl của halogen, ancol, carbonyl:
* Khử bằng dung dịch HI đặc nồng độ 80% ở .
CH3-OH + 2HI CH4 + I2 + H2O
CH3I + HI P CH4 + I2
Thủy phân hợp chất cơ kim
Zn[CH3]2 + H2O → CH4 + Zn[OH]2
*Điều chế hợp chất cơ magie [Grignard]:
2Zn + 2CH3I Zn[CH3]2 + ZnI2
Như vậy trên đây là toàn bộ chia sẻ về tính chất hóa học của metan và phương pháp điều chế metan trong phòng thí nghiệm. Hi vọng rằng đây sẽ là những thông tin hữu ích và cần thiết đối với những ai quan tâm tới hợp chất hữu cơ này.
Metan là một trong những khí quen thuộc trong cuộc sống hiện nay, có trong tự nhiên khá nhiều. Bài viết này sẽ chia sẻ chi tiết đến bạn về những đặc điểm tính chất của chúng, cùng những ứng dụng quan trọng. Hãy cùng theo dõi qua bài viết sau.
1. Khí metan là gì?
Khí metan hay còn có tên gọi khác là khí bùn ao, có kí hiệu là CH4.
Chúng là thành phần chính của khí dầu mỏ, có trong tự nhiên khá nhiều, và được tạo ra trong quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí dầu mỏ, xuất hiện nhiều trong các gia đình [như trong các bình gas].
Khí metan là gì
2. Những tính chất vật lí của khí metan CH4
- Metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị.
- Đây là một khí rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa có màu xanh.
- CH4 hóa lỏng khi ở -162°C, còn hóa rắn ở -183°C.
- Điểm bốc cháy: 537 °C.
- Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m3
- Đây là chất không có khả năn 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.
- CH4 không có tính dẫn điện.
Những tính chất vật lí của khí metan CH4
3. Những đặc điểm tính chất hóa học của CH4
Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:3.1 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 3.2 Phản ứng với hơi nước tạo ra khí CO
CH4 + H2O = CO + H2O
[Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni].
3.3 Phản ứng cháy với oxi
Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q
Q= −891 kJ/mol ở 25oC, 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]
3.4 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 1500oC [ΔH = 397kJ/mol]
Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng. Metan được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và sản xuất:
4.1 CH4 được dùng làm nhiên liệu
CH4 là một nhiên liệu không thể thiếu trong đời sống, đặc biệt chúng có trong khí gas. Khi nấu bằng khí gas hay đồ sưởi ấm giúp bạn giảm bớt lượng thải CO, CO2 ra ngoài không khí thay vì dùng bằng than hay củi.
CH4 được dùng làm nhiên liệu
4.2 Ứng dụng trong ngành công nghiệp
Metan tham gia nhiều trong các phản ứng hóa học ở nhiều dạng khác nhau: rắn, lỏng, khí. Trong các ngành công nghiệp hóa học, metan là nguyên liệu tạo ra một số chất quan trọng như hydro, methanol, axit axetic và anhydrit axetic.Ứng dụng trong ngành công nghiệp
- 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.
CH4 có nhiều ở trong những hang động
>>>XEM THÊM:
- Tuy khí metan không độc trực tiếp nhưng cũng gây khá nhiều nguy hiểm cho con người như: dễ bắt cháy gây nổ, tích tụ quá nhiều sẽ gây ngạt thở, hay gây nhiễm độc khí CO.
- Chúng còn là một trong những chất tạo nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính, nóng lên toàn cầu, gây nguy hiểm đến con người và các loài sinh vật.