metano - Wikilingue - Encydia
| Metano | |
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| Identificadores | |
| Número CAS | |
| PubChem | |
| ChemSpider | |
| SMILES |
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| InChI | InChI=1/CH4/h1H4 |
| Propiedades | |
| Fórmula molecular | CH4 |
| Masa molar | 16,042 g/mol |
| Apariencia | Gas incolor |
| Densidad | 0.717 kg/m3, gas 415 kg/m3 líquido |
| Punto de fusión |
-182.5 °C, 91 K, -297 °F |
| Punto de ebulição |
-161.6 °C, 112 K, -259 °F |
| Solubilidade en agua | 3,5 mg/100 ml (17 °C) |
| Riesgos asociados | |
| Principales riesgos asociados |
Altamente flamável (F+) |
| NFPA 704 |
 4
1
0
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| Frases R | R12 |
| Frases S | S2, S9, S16, S33 |
| Punto de fulgor | -188 °C |
| Compuestos relacionados | |
| alcanos relacionados | Etano, propano |
| Compuestos relacionados | Metanol, clorometano, ácido fórmico, metanal, silano |
| Excepto donde denotado, los datos se refieren a materiales bajo condiciones PTN Referencias y avisos generales sobre esta caja. Alerta sobre riesgo a la salud. |
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El metano es un gas incolor, su molécula es tetraédrica y apolar (CH4), de poca solubilidade en el agua y, cuando añadido al aire se transforma en mezcla de alto teor inflamable. ES el más simple de los hidrocarbonetos.
Tabla de contenido |
Fontes
Las principales fuentes del gas metano son:
- Emanación a través de volcanes de lama y fallos geológicos.
- Decomposição de resíduos orgánicos
- Fuentes naturales (ex: pantanos)
- Extracción de combustible mineral
- Proceso de digestão de animales herbívoros, carnívoros y onívoros
- Bacterias
- Calentamiento o combustión de biomassa anaeróbica.
El metano se encuentra cómo componente principal en las exalações naturales de regiones petrolíferas, existiendo también concluido en cavidades en los estratos de yacidas de carbón mineral.[1]
60% de la emisión de metano en el mundo es producto de la acción humana, viniendo principalmente de la agricultura. Durante los últimos 200 años, la concentración de este gas en la atmósfera aumentó de 0,8 para 1,7 ppm. El metano es también llamado de biogás, pues puede ser producido por la digestão anaeróbica de materia orgánica, como basura y esgotos, a través de microorganismos llamados archaea. La altas presiones, como las encontradas en el fondo de los océanos, el metano forma un clatrato sólido con el agua. Una cantidad desconocida, pero probablemente enorme de metano, está presa en el sedimento marino en esta forma. La liberação de este metano del sedimento es sugerido como posible causa de calentamiento global en eras antiguas en la Tierra, como hay 55 millones de años, en el periodo Paleoceno-Eoceno.
Una de las reacciones del metano es la combustión. La combustión es hecha en 3 etapas: Metano forma un radical metila (CH3), que reacciona con el formaldeído (HCHO o H2CO). El formaldeído reacciona para formar el radical (HCO), que entonces forma el monóxido de carbono (CO). El proceso es llamado pirólise:
- CH4 + Lo2 → CO + H2 + H2Lo
Siguiéndose a pirólise oxidativa, la H2 oxida, formando H2Lo, reabastecendo la especie activa, y liberando calor. Esto acontece muy rápidamente, generalmente en menos de un milissegundo:
- H2 + ½ Lo2 → H2Lo
Finalmente, el CO oxida-si, formando CO2 y liberando más calor. Este proceso es generalmente más lento que el otro proceso químico y necesita de algunos pocos milissegundos para acontecer:
- CO + ½ Lo2 → CO2
Existen dos tipos de fuentes de gas metano: las naturales y las alternativas. La mayor fuente de metano para extracción son depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural. Sin embargo, las fuentes de metano relacionadas con los hidratos de gas submarinos y bajo las geleiras/glaciares son muy mayores. En la tierra, la mayor cantidad de metano se encuentra en el manto. Él es asociado con otros hidrocarbonetos y algunas veces acompañado de hélio y nitrogênio. En niveles rasos (baja presión) es formado decaimento anaeróbico de la materia orgánica y liberado en forma de metano en profundidades abajo de la superficie de la Tierra. En general, sedimentos que producen gas natural son aquellos situados en capas más profundas y con mayores temperaturas del que aquellos sedimentos que son reservatórios de petróleo.
En cuanto a la fuentes alternativas, un método para la obtención de metano es vía biogás, generado por la fermentação de materia orgánica, incluyendo esterco, agoto, basura urbana u otros stocks de material biodegradável, en condiciones anaeróbicas. Significantes cantidades de metano también son producidas por gado – no por la flatulência, como es erróneamente dicho, pero 50% es producido en el proceso de ruminação. La pecuária en general (principalmente bueyes, galinhas y cerdos) produce 37% de toda la emisión antropogênica de metano. Industrialmente, el metano puede ser producido y utilizado en la industria, así como en la naturaleza (volcanes y campos geológicos), en procesos químicos, como proceso Sabatier, Fischer-Tropsch, y reforma de vapor. Recientemente, experimentos científicos tuvieron vastos resultados apuntando para el hecho de que todas las plantas producen metano, y que con el clima más caliente ellas producen más. En el caso de ser producidos 600 millones de toneladas métricas de metano al año, 225 de ese total serían producidos por plantas.
Reacciones del metano
Combustión
En la combustión del metano, diversas etapas son envueltas.
Metano forma un radical metila (CH3), que reacciona con el formaldeído (HCHO o H 2CO). El Formaldeído reacciona para formar el radical (HCO), que entonces forma el monóxido de carbono (CO). El proceso es llamado pirólise:
- CH4 + Lo2 → CO + H2 + H2Lo
Siguiendo la pirólise oxidativa, la H2 oxida, formando H2Lo, reabastecendo la especie activa, y liberando calor. Esto acontece muy rápidamente, generalmente en menos de un milissegundo.
- H2 + ½ Lo2 → H2Lo
Finalmente, el CO oxida-si, formando CO2 y liberando más calor. Este proceso es generalmente más lento que el otro proceso químico y necesita de algunos pocos milissegundos para acontecer.
- CO + ½ Lo2 → CO2
La combustión completa del metano es altamente exotérmica y libera 280,4 mil calorias por mol quemado[1]:
- CH4 + 2 Lo2 → CO2 + 2 H2Lo + 208.400 calorias
La combustión, cuando incompleta, con limitada cantidad de aire, produce carbón finamente hendido, de alta pureza (la materia prima es un gas, fácilmente redimo de impurezas), usado en la produzção de electrodos , en la vulcanização de goma , como pigmento, como para la prensa y y preparación de tintas .
Ativação de hidrogênio
La fuerza de la conexión covalente del carbono-hidrogênio en el metano está entre las más fuertes de todos los hidrocarbonetos, y por eso, su uso como materia-prima química es limitado. A busca por catalisadores que puedan facilitar la ativação de la conexión C-H en el metano y otros alcanos leves es una área de investigación con importancia industrial considerable.
Metano fuera de la Tierra
Metano ha sido detectado o se cree en su existencia en diversos locales del sistema solar. Se cree que hayan sido creados por procesos abióticos, con la posible excepción de Marte.
Trazos de metano son presentes en la fina atmósfera de la luna terrestre.
Metano también es encontrado en nubes interestelares.
Metano en la Tierra
El metano en la Tierra es un gas primordial de altíssima estabilidad termodinâmica, típicamente encontrado en la tierra, en depósitos de hidrocarbonetos (petróleo), en hidratos de gas abajo del fondo marino o bajo áreas de geleiras, en las emisiones de volcanes de lama, en este último caso, por veces acompañado de hélio , nitrogênio, betume y salmouras ricas en iodo y bromo . La comprensión del metano prácticamente explica todo el ciclo geoquímico del carbono en la tierra. Se cree que vastas cantidades de metano estén presentes en el interior de la tierra (manto). La migración hasta niveles menos profundos o en la superficie es dado a través de grandes estructuras geológicas (fallos), sobre todo en los límites de placas tectônicas. Por veces el metano primordial es acompañado de hélio y o nitrogênio. En las áreas volcánicas el metano reacciona con el oxígeno formando el dióxido de carbono que es expelido por los volcanes.
El metano es considerado el tercer gas que provoca efecto estufa (tras el dióxido de carbono y vapor d'agua). Él posee un más pequeño tiempo de residencia en la atmósfera, cuando comparado con el CO2. Sin embargo, él posee un potencial de calentamiento 60 veces mayor. Además del alta capacidad de absorção radiação infrarroja (calor), el metano genera otros gases del efecto estufa - CO2 y Lo3 troposférico y vapor de agua estratosférico (CICERONE y OREMLAND,1988;DUXBURY et al.,1993;KHALIL y RASMUSSEN,1995).Si hubiera en la atmósfera cantidades iguales de metano y de dióxido de carbono, el planeta sería inabitável. El metano es a veces llamado de gas de los pantanos, por ser un subproduto de la deterioração. ES también llamado de gas natural, porque exsuda de las paredes de las minas de carbón y puede ser recolectado como combustible fósil. La concentración de metano está aumentando a la razón aproximada del 1% al año – dos veces más deprisa que a de el dióxido de carbono. Su nivel actual ya es cerca de 1,7 partes por millón, lo que representa más del que el doble del nivel pre-industrial.
El metano puede ser producido por procesos biogênicos y abiogênicos:
Los procesos biogênicos son resultado de las reacciones químicas realizadas por bacterias estrictamente anaeróbicas (Archaebacteria) durante la decomposição de materia orgánica.[2] Estas bacterias son denominadas de metagênicas (familia Methylococcacea). Ellas obtienen energía por la reducción hidrogenada del dióxido de carbono, acetato, formato, metanol, CO etc. Pueden vivir en ambientes extremos con alta temperatura, hipersalinidade y extremos de pH. Pero, estas bacterias sólo producen metano en ambiente anóxico.[3] Los procesos abiogênicos son aquellos decurrentes de la combustión de material orgánico, especialmente combustibles fósiles.
El metano es también llamado de biogás, pues puede ser producido por la digestão anaeróbica de materia orgánica, como basura y agoto, a través de microorganismos llamados archaea. El metano ingresa en la atmósfera a un índice anual superior a 500 millones de toneladas; hasta a era moderna, era eliminado de la atmósfera con igual rapidez, de modo que la cantidad no se alteraba. No se sabe por qué su aumento es hoy tan rápido. El gas parece estar viniendo de ambas a la extremidades de la cadena alimentar. En una de las extremidades, es emitida por los seres humanos; en la otra por bacterias anaeróbias. Nodos, seres humanos, lanzamos metano en el aire sobre-todo por la mineração de bolsas de gas natural y pela quema de petróleo; las bacterias lanzan metano en el aire por descomponer hojas caídas, el humo y otros detritos orgánicos de pantanos, charcos y arrozais. Cerca de 85% de todo el metano removido de la atmósfera es debido reacción con hidroxila presente en la troposfera - 540 Tg año-1.[4] Existe aún un consumo adicional de metano por la oxidação realizada por bacterias aeróbicas en suelos secos - 5 a 58 Tg año-1 (DORR et al.,1993). Las bacterias que oxidam metano son denominadas de metanotróficas (familia Methylococcacea). Ellas obtienen energía y carbono de la oxidação de CH4 durante la decomposição de materia orgánica. Las bacterias que oxidam amônia (familia Nitrobacteraceae) también pueden oxidar metano,sin embargo, son incapaces de desarrollarse sólo con la oxidação de metano. Las bacterias metanotróficas requieren únicamente CH4 para desarrollarse[5] Aunque el sumidouro en el suelo sea relativamente pequeño, su ausencia podría causar un aumento en la concentración de CH4 de aproximadamente 1.5 mayor del que la tasa actual (DUXBURE, 1994). En consonancia con Thompson et al. (1992), podemos reducir en 25% el aumento de la temperatura global se las emisiones de metano sean estabilizadas.
En el fondo de los océanos, bajo altas presiones, el metano forma un clatrato sólido con el agua. Una cantidad desconocida, pero probablemente enorme de metano está presa en el sedimento marino en esta forma. La liberação de este metano del sedimento es sugerido como posible causa de calentamiento global en eras antiguas en la Tierra, como a la 55 millones de años, en el periodo Paleoceno-Eoceno. ES posible que las mayores extinciones de vida ocurridas en la historia de la tierra sea debido al incremento de metano en la atmósfera debido a procesos geológicos o impactos de meteoritos que podrían desestabilizar hidratos de gas de los océanos.
Bacterias que viven en el interior de la tierra o aún junto al fondo del mar se alimentan de metano, creando espectaculares ecossistemas, con formas de vida bizarras y aún muy poco estudiadas, como las comunidades quimiossintéticas y corales de aguas profundas. El metano interage con rocas argilosas ricas en materia orgánica y produce más pequeñas contribuciones para la formación local de petróleo debido a producción de bio-marcadores e hidrocarbonetos insaturados (alcenos). También interage con turfas formando depósitos de carbón, trayendo de profundidades metales como vanádio, cromo, níquel, selênio, mercúrio, arsênio, cádmio, selênio, uranio y otros metales tóxicos.
El metano puede polimerizar en el interior de la tierra, a través de reacciones Fischer-Tropsch, formando hidrocarbonetos líquidos (petróleo) con serpentinização de peridotitos del manto que produce hidrogênio, en la presencia de metales catalizadores como níquel, hierro, etc. El metano reacciona con oxígeno y cálcio formando cimentos carbonáticos en reservatórios de petróleo. Desplazamientos de grandes cantidades de metano en el interior de la tierra pueden ser causa de grandes terremotos. Lo escape repentino de metano también puede ser causa de ciertos accidentes aéreos, como destacado por el astrofísico y astrónomo Thomas Gold.
Emisiones de Metano
Houwweling et al. (1999) muestra valores de emisión (Tg/la = teragrama por año). Un poco más de la mitad de las emisiones son debidas a la actividades humanas.
| Origen | Emisión de CH4 | ||
|---|---|---|---|
| Masa (Tg/a ). | Tipo (%/a) | Total (%/a) | |
| Emisiones Naturales | |||
| Zonas húmedas (incluyendo cultivo de arroz irrigado) | 225 | 83 | 37 |
| Térmitas | 20 | 7 | 3 |
| Océano | 15 | 6 | 3 |
| Hidratos | 10 | 4 | 2 |
| Natural Total | 270 | 100 | 45 |
| Emisiones Antropogênicas | |||
| Energía | 110 | 33 | 18 |
| Aterros | 40 | 12 | 7 |
| Ruminantes | 115 | 35 | 19 |
| Tratamiento de basura | 25 | 8 | 4 |
| Biomassa quemada | 40 | 12 | 7 |
| Antropogênico Total | 330 | 100 | 55 |
| Sumidouros | |||
| Suelos | -30 | -5 | -5 |
| Troposférica Hidroxila | -510 | -88 | -85 |
| Pérdida Estratosférica | -40 | -7 | -7 |
| Total de secuestro | -580 | -100 | -97 |
| Emisiones + secuestro | |||
| balance | +20 | 2.78 Tg/ppb | +7.19 ppb/a |
Plantas vivas (y.g. florestas) ha sido recientemente identificadas como una importante fuente potencial de metano. Un artículo de 2006 calculó una emisión de 62-236 Tg a-1, y "esa reciente fuente identificada puede tener importantes implicações". Sin embargo los autores enfatizan "nuestros resultados son preliminares relación al potencial de la emisión de metano". Esas observaciones han sido dichas en relación al artículo de 2007 que encontró "no existe evidencia de una sustancial emisión aeróbica de metano por plantas terrestres, a lo sumo 0,3% de las previsiones de los valores publicados".
Medidas atmosféricas de metano, de larga duración, realizadas por la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - Administración Oceânica y Atmosférica Nacional) mostrado que el incremento de metano en la atmósfera ha disminuido drásticamente en la última década, tras casi triplicar por causa desde tiempo pre-industrial. Esta reducción en la tasa de incremento es debido a reducción de las emisiones industriales y la disminución de áreas alagadas.
Histórico
El metano fue primero identificado por Alessandro Vuelta en 1788 en los pantanos de la Italia.[1]
Referencias
Ver también
- Alcano, un tipo de hidrocarboneto con conexiones simples en el cual el metano es el miembro más simple, por contener sólo una átomo de carbono conectado a cuatro átomos de hidrogênio.
- Metanogênese, la formación del metano por micróbios.
- Grupo metila, a un grupo funcional similar al metano
- Origen inorgânica del petróleo, origen de hidrocarbonetos naturales.
- Volcán de lama
- Hidrato de metano
- Gas natural
Conexiones externas
- Hidratos de Metano (en inglés)
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pentano |
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hexano |
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heptano |
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octano |
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nonano |
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undecano |
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dodecano |
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pnb:میتھین
