Nêu trạng thái tự nhiên và các tính chất vật lý của Metan

Nêu trạng thái tự nhiên và các tính chất vật lý của Metan được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Nêu trạng thái tự nhiên và các tính chất vật lý của metan?

Trả lời:

*Trạng thái tự nhiên: Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí (khí thiên nhiên), trong mỏ dầu (khí mỏ dầu hay khí đồng hành), trong các mỏ than (khí mỏ than), trong bùn ao (khí bùn ao), trong khí biogas …

*Tính chất vật lý: Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí (d_CH4/kk ) và tan rất ít trong nước.

1. Khí metan là gì?

- Metan là một hydrocacbon đơn giản nhất với công thức hóa học là CH₄ được xếp vào dãy đồng đẳng ankan. Khi ở điều kiện tiêu chuẩn thì metan là dạng chất khí không màu, không mùi và không có vị. Là chất rất dễ cháy, bị hóa lỏng ở nhiệt độ -162°C và hóa rắn ở -183°C.

- Metan nguyên chất thường không mùi như đã nói ở trên, nhưng khi ứng dụng metan trong công nghiệp thì thường sẽ được trộn chung với lượng nhỏ các hợp chất có chứa lưu huỳnh với mùi mạnh như etylmecaptan. Điều này được thực hiện để con người dễ phát hiện ra khí metan và xử lý kịp thời trong trường hợp nó bị rò rỉ.

- Metan là thành phần chính của hỗn hợp khí tự nhiên, các khí dầu mỏ hay khí được phát sinh từ bùn ao đầm lầy. Nó còn là chất khí được tạo ra trong quá trình người ta chế biến dầu mỏ, hay công nghiệp chưng cất khí than đá. Ứng dụng của metan rất đa dạng nhưng chủ yếu vẫn là dùng để làm nhiên liệu

2. Tính chất hóa học của Metan

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như:

*Phản ứng thế với halogen clo, brom

Mêtan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.

Ví dụ đối với Cl: Metan phản ứng với Clo trong ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

*Phản ứng với hơi nước tạo khí CO

CH₄ + H₂O → CO + H₂O

Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 100^oC, Chất xúc tác Ni

*Phản ứng cháy với oxi

Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q

Q= −891 kJ/mol ở 25^oC, 1 atm

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,… (đốt trong điều kiện thiếu không khí).

*Phản ứng phân hủy tạo axetilen

Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với 1 lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500^oC: (ΔH = 397kJ/mol)

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

3. Metan có ở đâu trong tự nhiên?

+ Tạo ra từ các khí thải của việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hay cháy rừng.

+ CH₄ còn có trong quá trình sinh học như ở trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột, dạ dày của động vật nhai lại.

+ Tạo ra do sự phân hủy kị khí ở những nơi ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển… Dưới hầm cầu chúng cũng xuất hiện vì sự lên men yếm khí.

+ CH₄ là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, đặc biệt là khí dầu mỏ, do đó mà chúng rất dễ bắt cháy.

+ CH₄ còn có nhiều ở trong những hang động, đá giếng sâu. Vì thế, không nên tuyệt đối tự ý đi xuống dưới giếng, hố sâu khi không được chuẩn bị kĩ càng. Muốn xuống giếng sâu phải mang đồ bảo hộ và mặt nạ chống độc. Đặc biệt hơn tuyệt đối không được mang theo bất cứ vật dụng, vật liệu nào dù kích nổ, bắt cháy ở mức độ nào. Chỉ cần bạn sử dụng một ngọn lửa rất nhỏ nhưng trong môi trường chứa nhiều Metan cũng gây cháy lớn, phát nổ và chết người.

+ Khí Metan tuy không độc trực tiếp nhưng cũng gây nguy hiểm cho con người như: dễ bắt cháy gây nổ, tích tụ quá nhiều sẽ gây ngạt thở, đồng thời còn có khả năng gây nhiễm độc khí CO.

+ Metan còn là một trong những chất tạo nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính, nóng lên toàn cầu. Nó có ở trong khí quyển Trái Đất nhưng không đáng kể. Mật độ Metan còn thay đổi theo mùa, tuy nhiên hiện nay nó vẫn đang có chiều hướng tăng.

4. Sử dụng khí Metan có ảnh hưởng đến sức khỏe con người không?

- Metan là chất khí hoàn toàn độc và có nguy hiểm gây bỏng nhiệt và gây ngất nếu nồng độ oxy thấp hơn 18% ảnh hưởng xấu đến với sức khỏe con người. Bởi vì CH₄ dễ cháy và có thể tác dụng với không khí để ra các sản phẩm dễ cháy nổ.

- Ngoài ra khí mêtan hoạt động tốt đối với những chất oxi hoá, các halogen và một vài loại hợp chất của halogen.

5. Những nghiên cứu mới phát hiện về metan

- Gần đây nhất, có một số nghiên cứu tại vùng biển Bắc cực đã chứng minh rằng khí Metan có khả năng làm giảm sự nóng lên toàn cầu. Điều này hoàn toàn trái ngược với những gì chúng ta được biết ở trên, vậy tại sao lại có kết quả đó?

- Theo kết quả nghiên cứu khi khí Methane thoát ra từ tầng đáy biển sẽ tăng cường hấp thu khí CO₂ có trong nước biển. Theo đánh giá sơ bộ của các nhà khoa học, lợi ích từ quá trình hấp thụ CO₂ cho khí quyển lớn hơn khoảng 230 lần so với hiệu ứng làm ấm lên từ khí thải Methane.

- Tuy nhiên đây là kết quả thu được này chỉ giới hạn trong một số khu vực nghiên cứu. Hi vọng những nghiên cứu khoa học này sẽ mở ra một phương pháp mới hiệu quả làm giảm hiệu ứng nhà kính.

-------------------------------

Ngoài Nêu trạng thái tự nhiên và các tính chất vật lý của Metan đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.