метан
МЕТАН (рудничный газ, болотный газ) CH4
мол. м. 16,04; бесцветный газ без запаха; т. пл. −182,48 °C, т. кип. −161,49 °C: d4−164 0,415; tкрит −82,4 °C, pкрит 4,6 МПа, dкрит 160,4 кг/м3; С0p 2,22кДж/(кг∙К); ΔH0исп 8,22 кДж/моль, ΔH0обр −84,9 кДж/моль, ΔH0сгор −882 кДж/моль; S0298 186,2 Дж/(моль∙К); DG0обр −50,6 кДж/моль. Растворимость в воде (г в 100 мл): 0,005563, 0,003308 и 0,00170 соотв. при 0, 20 и 100 °C; раств. в этаноле, эфире, CCl4, в углеводородах. Молекула М. имеет тетраэдрич. строение (sp — гибридизация углеродного атома).
М. — первый член гомологич. ряда насыщенных углеводородов, наиб. устойчив к хим. воздействиям. Подобно др. алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакц. способностью. Специфична для М. реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al2O3 при 800–900 °C или без катализатора при 1400–1600 °C; образующийся синтез-газ м. б. использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, аце-тальдегида и др. продуктов. Некоторые характерные для М. реакции приведены на схеме:
Разрабатываются реакции окислит. дегидроизомеризации М. в этилен и др. углеводороды, а также прямого окисления М. в метанол и формальдегид на оксидных катализаторах,
М. — основной компонент природного и рудничного газов (до 98%), образуется также в результате анаэробного (ме-танового) брожения целлюлозы (болотный газ, биогаз). М. составляет основу атмосферы ряда планет — Сатурна, Юпитера и его спутника Титана.
В промышленности М. выделяют из природного или крекинг-газа низкотемпературной дистилляцией или адсорбцией на цеолитах. М.б. получен также гидрированием CO и CO2 на катализаторе при 200–300 °C. В лаб. условиях получают сплавлением ацетата Na с NaOH, гидролизом карбида Al или разложением метилмагнийгалогенидов.
В составе природного коксового и биогазов М. используют в качестве топлива. В промышленности его применяют для получения синтез-газа, водорода, ацетилена, техн. углерода, HCN, метил- и метиленхлоридов, CHCl3, CCl4, CH3NO2, фреонов.
С воздухом М. образует взрывоопасные смеси, что является осн. причиной взрывов на угольных шахтах. Т. всп. −187,9 °C, т. самовоспл. 537,8 °C, КПВ 5–15%. М. нетоксичен, ПДК 300 мг/м3.
Лит.: Метан, М., 1978; Катализ в C1-химии, пер. с англ., Л., 1987; "Успехи химии", 1989, т. 58, в. 1.
А. А. Братков
Химическая энциклопедия