Химия: метан

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ВолгГТУ)

Кафедра иностранных языков

Семестровая работа за I I I семестр

 

по  английскому языку

Тема: «Химия»

 

 

                                                                                                            Выполнил: студент группы ХТ-244 Чумаченко И.Ю.

 

Проверил: доцент, канд. филол.н.  Брыжина Т.С.

 

 

 

Краткая рецензия: …………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

Оценка работы _________________ баллов

Волгоград,  2013г.

 

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение  метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое  происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической  переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием  натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м3. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне. Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O2).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м2. После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление  смеси метана с аммиаком лежит  в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH4 + H2O → CO + 3H2, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.  Важное производное метана — нитрометан.

 

 

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана  росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH4 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO2), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей  средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне  океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при  сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

  

 

 

 

 

 

Methane - gas, usually associated with living organisms. When, in the atmospheres of Mars and Titan showed methane, scientists have hope that on these planets there is life. Methane on Mars a bit, but the Titan is literally "filled" them. And if not for the Titan, for Mars biological sources of methane as likely as geological. Methane much on giant planets - Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune, where he emerged as a product of chemical processing of substances solar nebula. On Earth, it is rare: its content in the atmosphere of our planet - only 1750 parts per billion by volume (ppbv).

Sources and production of methane

Methane - the simplest hydrocarbon, is a colorless, odorless gas. Its chemical formula - CH4. Slightly soluble in water, lighter than air. When used in the home, industry methane is usually added odorants with a specific "odor of gas." The main component of natural (77-99%), associated oil (31-90%), the mining and marsh gas (hence the other name of methane - marsh or damp).

90-95% methane has a biological origin. Herbivorous hoofed animals such as cows and goats, emit one-fifth of the annual emissions of methane to the bacterium in their stomachs. Other important sources are the termites, paddy, wetlands, filtering natural gas (a product of a past life) and photosynthesis in plants. Volcanoes contribute to the overall balance of the methane on Earth at least 0.2%, but the source and the gas may be organisms of past eras. Industrial methane emissions are negligible. Thus, the discovery of methane on a planet such as Earth indicates the presence of life there.

Methane is formed during thermal processing of oil and oil products (10-57% by volume), and the hydrogenation of coking coal (24-34%). Laboratory method: fusion of sodium acetate with an alkali, the action of water on methyl magnesium iodide or aluminum carbide.

In the laboratory by heating soda lime (a mixture of sodium and potassium) or anhydrous sodium hydroxide and acetic acid. For this reaction, it is important to the lack of water, and therefore used sodium hydroxide, since it is less hygroscopic.

Properties of methane

Methane burns in the air bluish flame, with an energy of about 39 MJ per 1m3. With air form explosive mixtures. Especially dangerous is the methane emitted from underground mining of minerals in mining, as well as in coal beneficiation and briquette factories, screening plant. So, when the content in the air to 5-6% methane burns near a heat source (flash point 650-750 ° C), from 5-6% to 14-16% explodes, over 16% can burn when the oxygen supply from the outside. The decrease in the concentrations of methane can cause explosions. Furthermore, a significant increase in the concentration of methane in the air is the cause of asthma (eg, methane 43% corresponds to 12% O2).

Explosive burning at the speed of 500-700 m / sec, the gas pressure in an explosion in a confined space is 1 Mn/m2. After contact with the heat source of methane ignition occurs with some lag. This property is based creation of safety explosives and explosion-proof electrical equipment. At the sites due to the presence of dangerous methane (primarily coal mines), introduced the so-called gas regime.

At 150-200 ° C and a pressure of 30-90 atm methane is oxidized to formic acid.

Methane forms inclusion compounds - Gas hydrates are widely distributed in nature.

Meta

Methane - the most thermally stable saturated hydrocarbon. It is widely used as domestic and industrial fuel and as raw material for industry. Thus, the chlorination of methane produce methyl chloride, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride.

The incomplete combustion of methane produced soot catalytic oxidation - formaldehyde, the reaction with sulfur - carbon disulfide.

Oxidation and thermal cracking and electro cracking methane-important industrial methods of producing acetylene.

Catalytic oxidation of a mixture of methane and ammonia is the basis for industrial production of prussic acid. Methane is used as a hydrogen source in the production of ammonia and water to produce gas (so-called. Synthesis gas): CH4 + H2O → CO + 3H2, used for the industrial synthesis of hydrocarbons, alcohols, aldehydes, etc. An important derivative of methane - nitro methane .

Methane and the Greenhouse Effect

Methane is a greenhouse gas. If the impact of carbon dioxide on climate conventionally taken as a unit, then Greenhouse methane activity is 23 units. Methane in the atmosphere has grown very quickly over the past two centuries.

Now the average methane content of CH4 in the modern atmosphere is estimated as 1,8 ppm (parts per million, ppm). And, while it is 200 times smaller than that of carbon dioxide in it (CO2), per molecule of gas greenhouse effect of methane - that is, its contribution to the dispersion and retention of heat radiated from the sun-warmed earth - is significantly higher than of CO2. In addition, methane absorbs radiation from the earth in the "window" of the spectrum, which is transparent to the other greenhouse gases. Without greenhouse gases - CO2, water vapor, methane and other contaminants on the surface of the average temperature of the Earth would only -23 ° C, and it is now about +15 ° C.

Methane enters the bottom of the ocean through cracks crust is released in considerable quantities in mining and the burning of forests. Recently we found a new, totally unexpected source of methane - the higher plants, but the mechanism of formation and the value of this process for the plants themselves are not yet defined.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1	Methane	метан	51	himself [him'self]	себя; сам
2	Earth	Земля	52	friend [frend]	друг
3	Value	ценность	53	felt [felt]	чувствовал, войлок
4	Radiation	Радиация	54	three [θri:]	три
5	Carbon	углерод;	55	knew [nju:]	знал
6	Absorbs	Абсорбция	56	another [ə'nʌðə]	другой
7	Dioxide	Диоксид	57	once [wʌn(t)s]	один раз, однажды, когда-то
8	Content	Содержит	58	give [giv]	давать
9	Spectrum	Спектр	59	almost ['ɔ:lməust]	почти
10	you [ju:]	ты, вы	60	mind [maind]	разум; мнение
11	he [hi:]	он	61	took [tuk]	брал, хватал
12	it [it]	он, она, оно; это	62	light [lait]	свет; освещать(ся)
13	in [in]	в	63	yes [jes]	да
14	his [hiz]	его	64	love [lʌv]	любовь, любить
15	had [hæd]	имел, получал	65	end [end]	конец; кончать(ся)
16	do [du:]	делать	66	boy [bɔi]	мальчик, парень
17	with [wið]	с, вместе с	67	looking ['lukiŋ]	смотреть
18	not [nɔt]	не, нет; ни	68	while [(h)wail]	в то время как
19	her [hз:]	её	69	sound [saund]	звук; звучать
20	for [fɔ:]	в течение, на, для	70	moment ['məumənt]	миг, момент
21	on [ɔn]	на	71	men [men]	люди, мужчины
22	at [æt]	около, у; в, на	72	ever ['evə]	когда-либо
23	but [bʌt]	только, лишь, кроме, но, а	73	under ['ʌndə]	под; ниже
24	she [ʃi:]	она	74	told [təuld]	говорил, рассказывал
25	him [him]	его	75	really ['riəli]	действительно
26	as [æz]	как, когда	76	life [laif]	жизнь
27	are [a:(r)]	мн. ч. наст. врем. гл. to be	77	world [wз:ld]	мир, свет; вселенная
28	said [sed]	говорил, сказал	78	same [seim]	тот же самый
29	they [ðei]	они	79	sure [ʃuə]	уверенный; конечно
30	we [wi:]	мы	80	new [nju:]	новый
31	all [ɔ:l]	все, вся, всё	81	found [faund]	находил, встречал
32	this [ðis]	этот, эта, это	82	being ['bi:iŋ]	жизнь, существование
33	have [hæv]	иметь; получать; быть должным	83	enough [i'nʌf]	достаточно
34	there [ðɛə]	там, туда, здесь	84	gone [gɔn]	ушли, ушёл, ушедший
35	what [(h)wɔt]	что	85	many ['meni]	много, многие
36	out [aut]	вне, снаружи; за	86	big [big]	большой
37	up [ʌp]	наверх(у), выше; вверх по, вдоль по	87	does [dʌz]	3-е л. ед. наст. времени от do
38	one [wʌn]	один	88	every ['evri]	каждый, всякий
39	from [frɔm]	от, из, с	89	began [bi'gæn]	начинал, начиналось
40	me [mi:]	мне, меня	90	always ['ɔ:lweiz]	всегда
41	go [gəu]	идти, ехать ; уходить	91	girl [gз:l]	девочка, девушка
42	were [wз:]	были	92	home [həum]	дом
43	would [wud]	1) вспом. глагол.; 2) модальный глагол	93	without [wi'ðaut]	без, в отсутствие
44	like [laik]	похожий; как, подобно; любить, нравиться	94	heard [h:зd]	слышал, услышал
45	when [(h)wen]	когда	95	toward(s) [tə'wɔ:dz]	к
46	could [kud]	мог, умел	96	need [ni:d]	нуждаться
47	then [ðen]	тогда; затем	97	stop [stɔp]	остановка; останавливать(ся)
48	be [bi:]	быть, существовать; находиться	98	maybe ['meibi]	может быть
49	them [ðem]	их , им	99	part [pa:t]	доля, часть, отчасти
50	did [did]	делал, выполнял	100	use [ju:z]	применение, польза; употреблять