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.
Khí metan có công thức hóa học là CH4 là một thành phần chính của khí gas mà chúng ta thường dùng. Vậy tính chất hóa học của metan như thế nào, khí metan tác dụng với oxi không? Người ta sản xuất khí metan bằng cách nào, điều chế ch4 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp khác gì nhau,….
Chúng ta cùng tìm hiểu các thông tin thú vị về khí metan qua bài viết này của Migco nhé.
Khí Metan hay methane là một gọi hydrocarbon đơn giản nhất của nhóm ankan, nó còn có tên gọi khác là khí bùn ao với công thức hóa học tổng quát: CH4 .
Khí metan là thành phần chính của khí tự nhiên hay khí dầu mỏ, phần lớn được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ hay quá trình chưng cất sản xuất khí dầu mỏ.
Một số tính chất vật lí của khí metan CH4:
- Ở điều kiện tiêu chuẩn thì khí metan là chất khí nhẹ hơn không khí không màu, không có mùi và không vị.
- Nó là một chất khí độc hại và rất dễ cháy, khi cháy tạo ngọn lửa màu xanh da trời.
- Nhiệt độ hóa lỏng của metan: −162 °C, nhiệt độ hóa rắn của metan: −183 °C.
- Khối lượng riêng của metan là: 0.717 kg/m3
- Metan không tạo ra những liên kết hiđro nên không hòa tan trong những dung môi phân cực như nước mà chỉ tan trong các dung môi không phân cực. Khí metan cũng không có tính dẫn điện
Các tính chất hóa học của metan quan trọng mà các bạn cần nhớ là phản ứng thế với halogen như clo, brom. Nó phản ứng với hơi nước và tạo ra khí hidro, khí metan tác dụng với oxi gây cháy và phản ứng phân hủy metan ra axetilen C2H2.
Phản ứng của metan thế H bằng halogen khi có ánh sáng
- Khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ, thì halogen có thể thế lần lượt từng phân tử H trong phân tử metan tạo thành dẫn xuất metyl halogen
CH3-H + X2 →hv/to CH3-X+ HX
Phản ứng có thể tiếp tục xảy ra để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra halogen
- Ví dụ: metan tác dụng brom
Br2 + CH4 → CH3Br + HBr
- Clo hóa CH4 ở điều kiện ánh sáng có thể thu được CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
Khả năng phản ứng của dãy halogen theo thứ tự F2 > Cl2 > Br2 > I2
Tính chất hóa học của metan tác dụng với hơi nước H2O.
- CH4 + H2O →700-900oC, Ni CO + 3H2
- Phản ứng này thường được dùng để điều chế khí hidro
Khí metan tác dụng với oxi phản ứng cháy oxi hóa:
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- Phản ứng đốt cháy khí metan này là phản ứng hóa học quan trọng nhất của khí metan. Phản ứng khí metan tác dụng với oxi tỏa ra rất nhiều nhiệt nên CH4 thường được dùng sử dụng chủ yếu làm khí đốt, nhiên liệu.
Phản ứng phân hủy metan ra axetilen
- Phản ứng phân hủy metan tạo thành axetilen ở 1500oC nên nó là cách điều chế C2H2 từ CH4 phổ biến hiện nay:
- 2CH4 →1500oC, làm lạnh nhanh tạo ra C2H2 + 3H2
Khi cho metan tác dụng với khí Clo ở nhiệt độ cao, phản ứng phân hủy metan sẽ tạo thành muội than và khí hidro clroua.
Hiện nay có nhiều cách sản xuất khí metan, tùy theo quy mô mà người ta chọn lựa phương pháp điều chế metan và cách thu khí CH4 khác nhau.
Ở quy mô công nghiệp, cách thu khí CH4 và các đồng đẳng của nó được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Đây là cách điều chế CH4 dễ dàng và nhanh chóng.
Một số cách điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm như sau:
Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat chung với vôi tôi xút, hoặc điều chế metan bằng cách cho nhôm cacbua tác dụng với nước:
Điều chế CH4 từ nhôm cacbua:
- Al4C3 + 12H2O → 4Al[OH]3 + 3CH4
Phản ứng muối natri axetat với xút tạo khí metan [nhiệt phân muối natri của axit carboxylic]:
- CH3–COONa + NaOH →CaO, to Na2CO3 + CH4
Cách điều chế metanol bằng phản ứng cộng hidro vào cacbon:
Cách điều chế CH4 từ khí CO:
Hoặc điều chế CH4 bằng cách khử các dẫn xuất methyl của các halogen, ancol hay carbonyl.
- Như đã nhắc ở trên thì khí metan cháy tỏa nhiều nhiệt, vì vậy CH4 được dùng làm nhiên liệu phổ biến trong đời sống và sản xuất.
- Metan là nguyên liệu để điều chế khí hiđro hay điều chế axetilen C2H2 từ CH4,…
- Ngoài ra khí metan còn được sử dụng để điều chế bột than và nhiều chất hóa học khác.
Dù được dùng nhiều nhưng khí metan gây hiệu ứng nhà kính tạo ảnh hưởng đến con người, sinh vật cả động vật và thực vật cũng như môi trường.
Như vậy trên đây là toàn bộ thông tin mà chúng tôi chia sẻ về tính chất hóa học của metan và các phương pháp điều chế metan trong phòng thí nghiệm cũng như quy mô công nghiệp.
Hy vọng rằng đây sẽ là những thông tin vô cùng hữu ích và cần thiết đối với những ai quan tâm tới hợp chất hữu cơ CH4 này.
Gửi liên hệ tới chúng tôi Gửi liên hệ tới chúng tôi
Nếu bạn muốn mua bình khí CH4 và các loại khí công nghiệp khác, vui lòng liên hệ với MIGCo chúng tôi để được tư vấn nhé.
>> Tìm hiểu tất tần tật về khí Metan tại đây