Metan

     Metan (gaz błotny) CH₄ - najprostszy przedstawiciel węglowodorów nasyconych; główny składnik gazu ziemnego. Gaz bezbarwny i bezwonny, palny, dwa razy lżejszy od powietrza.

     Doświadczalnie stwierdzono, że właściwości fizyczne i chemiczne wszystkich wiązań C-H w cząsteczce metanu są jednakowe, co jest konsekwencją ich jednakowej długości. Cząsteczka ma kształt czworościanu foremnego, w którego narożach znajdują się atomy wodoru, a w środku atom węgla.

Struktura przestrzenna metanu:

Długości wiązań C-H wynoszą 109 pm, (1 pm = 10^-12 m), a kąty między nimi 109^o5^'. Taki układ wiązań jak w cząsteczce metanu nazywamy układem tetraedycznym, a atom węgla związany w ten sposób z czterema innymi atomami - tetraedrycznym atomem węgla.

Właściwości chemiczne metanu.

  Metan jest gazem palnym. Przy wystarczającym dostępie powietrza metan spala się całkowicie, co można zapisać równaniem reakcji:

CH₄ + 2O₂ --> CO₂ + 2H₂O

Przy ograniczonym dostępie powietrza spalanie przebiega inaczej, produktami reakcji mogą być wówczas tlenek węgla lub sadza.

CH₄ + 3/2O₂ --> CO + 2H₂O

CH₄ + O₂ --> C + 2H₂O

  Metan jest związkiem biernym chemicznie, nie reaguje z bardzo reaktywnymi odczynnikami - wodą bromową i roztworem nadmanganianem potasu KMnO₄. Niska reaktywność metanu wynika z charakteru wiązań C-H. Oprócz opisanych powyżej reakcji spalania metan reaguje tylko z reaktywnym fluorowcami - chlorem i bromem, przy czym do zajścia reakcji niezbędne jest naświetlenie mieszaniny substratów światłem widzialnym (lub jej ogrzanie).

CH₄ + Cl₂ --> CH₃Cl + HCl

  Produktem tej reakcji jest chlorometan - taką reakcję nazywamy reakcją podstawienia.

Jeżeli reakcję metanu z chlorem prowadzi się w obecności nadmiaru chloru, podstawieniu ulegają dalsze atomy wodoru:

CH₃Cl + Cl₂ --> CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ --> CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ --> CCl₄ + HCl

W laboratorium metan otrzymać możemy Np. w reakcji węgliku glinu z kwasem solnym, albo po prostu z wodą:

Al₄C₃ + 12H₂O --> 3CH₄ + 4Al(OH)₃

Al₄C₃ + 12HCl --> 3CH₄ + 4AlCl₃

czy też przez prażenie octanu sodu z wodorotlenkiem sodu:

CH₃COONa + NaOH --> Na₂CO₃ + CH₄

---