غاز الميثان

الميثان وهو مركب كيميائي يعد أبسط الهيدروكربونات، وهو غاز له الصيغة الكيميائية CH4. الميثان النقي ليس له رائحة، ولكن عند استخدامه تجاريا يتم خلطه بكميات ضئيلة من مركبات الكبريت ذات الرائحة المميزة مثل إيثيل مركبتان، مما يمكن من تتبع أثار الميثان في حالة حدوث تسريب.

وكمكون رئيسي للغاز الطبيعي فإن الميثان أحد أنواع الوقود المهمة. وحرق جزيء واحد من الميثان في وجود الأكسجين ينتج جزيء من ثاني أكسيد الكربون CO2 وجزيئين من الماء H2O.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

الميثان أيضا أحد غازات الانحباس الحراري وله فدرة على تسخين الجو 25 مرة أشد من تأثير ثاني أكسيد الكربون.
محتويات
[أخف]

1 مصادر الميثان
1.1 المصادر الطبيعية
1.2 المصادر الصناعية
2 تفاعلات الميثان
3 الميثان خارج الكرة الأرضية
4 استخدامات الميثان
5 شاهد أيضا
6 المراجع
7 وصلات خارجية

[عدل] مصادر الميثان
[عدل] المصادر الطبيعية

يتم استخراج الميثان من الرواسب الجيولوجية حيث يكون مصاحبا لأنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى. كما يمكن الحصول عليه من المصادر الطبيعية:

تحلل المخلفات العضوية.
المصادر الطبيعية: المستنقعات 23%
وقود حفريات 20%
عملية الهضم في الحيوانات (ماشية) 17%

تمثل عمليات الهضم في الحيوانات 17% من انبعاثات الميثان

البكتريا التي تتواجد أثناء زراعة الأرز.

تسخين أو حرق الكتلة الحيوية لاهوائيا.

60% من الانبعاثات التي تنتج الميثان ناتجة من الأنشطة البشرية, وخاصة الأنشطة الزراعية. وخلال 200 سنة السابقة, تضاعف تركيز الغاز في الغلاف الجوي من 0.8 إلى 1.6 جزء في المليون.

كما أن الميثان يصنف على أنه كتلة حيوية لأنه يمكن أن ينتج من الحرق اللاهوائي لبعض المواد العضوية.
[عدل] المصادر الصناعية

يمكن تصنيع الميثان واستخدامه صناعيا وذلك عن طريق التفاعلات الكيميائية مثل تفاعل ساباتيه (Sabatier reaction) أو عملية فيشر-تروبش (Fischer-Tropsch process).

وطبقا لتقديرات أحد المصادر فإن الميثان الموجود في شكل رسوبي في المحيط يقدر بـعشرة ألآف مليار طن.[1] وتقترح النظريات أن هذه الكميات الضخمة من الميثان يمكن أن تنطلق فجأة مرة أخرى، وتسبب ارتفاعا في درجات الحرارة.

[عدل] تفاعلات الميثان

الاحتراق

يوجد عديد من الخطوات عند احتراق الميثان: يتحول الميثان إلى الجذر ميثيل CH3، والذي يتحول إلى فورمالدهيد (HCHO أو H2CO). ويتحول الفورمالدهيد إلى الجذر فورمال HCO, والذي بدوره يكون أول أكسيد الكربون CO. وهذه العملية يطلق عليها تحلل حراري تأكسدي:

CH4 + O2 → CO + H2 + H2O

بعد عملية انحلال حراري تاكسدية يتأكسد H2 مشكلاً H2O، ويطلق حرارة. ويحدث هذا بسرعة جدا، في وقت أقل من ميلي ثانية.

H2 + ½ O2 → H2O

وأخيرا، يتأكسد CO ليكون CO2 وينطلق مزيد من الحرارة. وهذه العملية أبطأ الخطوات وتحتاج بضع ميلي ثواني لتكتمل:

CO + ½ O2 → CO2

تنشيط الهيدروجين

إن الرابطة التساهمية القوية بين الكربون-الهيدروجين في الميثان هي واحدة من أقوى الروابط الهيديروجينية، وعلى ذلك فإن استخدامها كمادة اولية في صناعة البتروكيمياويات محدود. ولايزال البحث جاريا عن عامل حفز مناسب لتكسير الرابطة بين C-H في الميثان والألكانات المنخفضة الأخرى.

الهلجنة

يتفاعل الميثان مع الهالوجينات المختلفة حسب المعادلة العامة:

CH4 + X2 → CH3X + HX

[عدل] الميثان خارج الكرة الأرضية

يعتقد ان الميثان تم تحديد وجوده في أماكن عديدة في النظام الشمسي. ويعتقد أنه تكون خلال العمليات الغير عضوية التي كانت تصاحب تطور النظام الشمسي.

كوكب المشتري؛ يحوي غلافه الجوي على 0.3 % ميثان.
كوكب المريخ؛ يحوي 10 جزء من البليون. (10 ppb)
كوكب زحل؛ يحوي غلافه الجوي على 0.4 % ميثان.
قمر أيابيتوس
قمر تيتان
كوكب نيبتون
قمر تريتون
كوكب أورانوس
قمر أريل
قمر ميرندا
قمر أوبيرون
قمر تيتانيا
قمر أمبريل
مذنب هالي
مذنب هياكوتاكي

كما توجد أثار لغاز الميثان في طبقة رقيقة على القمر التابع للأرض. كما أن هناك بعض الاكتشافات حول وجود الميثان في السحابات الموجودة بين النجوم.
[عدل] استخدامات الميثان

تحضر منه الكثير من المركبات العضوية مثل الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون الذي يستخدم في اطفاء الحرائق وكمذيب أيضا، كما يدخل في صناعات كثيرة مثل صناعة البلاستيك والنايلون والكحولات والفورمالدهيد.
يكون حوالي 80%من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود.
يستخدم في الاحتراق للحصول على الطاقة، فالكيلو جرام منه يعطي 13300سعر ما يعادل 55594 جول.
يحضر منه النيتروميثان الذي يستخدم في عمل العقاقير الطبية والمبيدات الحشرية والمفرقعات.
يستخدم في تحضير غاز الاصطناع.
غاز الطبخ أو الغاز الطبيعي يتكون 90% من غاز الميثان مع عدد اخر من غازات أخرى.