甲烷

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甲烷
IUPAC名
methane
别名 天然气、沼气、生物
识别
CAS号 74-82-8
SMILES
InChI
性质
化学式 CH4
摩尔质量 16.0425 g·mol⁻¹
外观 无色气体
密度 0.717 kg/m3 (气)
熔点 -182.5 °C(91 K)
沸点 -161.6 °C(112 K)
溶解性 3.5 mg/100 mL (17 °C)
危险性
欧盟危险性符号
极易燃极易燃 F+
警示术语 R:R12
安全术语 S:S2-S9-S16-S33
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
1
0
 
闪点 -188 °C
相关物质
相关氢化物 甲硅烷甲锗烷
相关化学品 甲醇一氯甲烷甲酸甲醛
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

甲烷,化學式CH4,是最簡單的化合物):由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成,是含碳量最小(含氢量最大)的烃,因此甲烷分子的结构为正四面体结构,四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一無色無味氣體。一些有機物在缺情況下分解時所產生沼氣其實就是甲烷。

來源[编辑]

甲烷是天然氣的最主要成分,是一種很重要的燃料。同時它也是一種溫室氣體:其全球變暖潛能為21(即它的暖化能力比二氧化碳高二十一倍)。 它主要的來源有:

制取[编辑]

实验室常用醋酸钠碱石灰共热制取甲烷:

CH3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3

特徵[编辑]

甲烷是天然氣的主要成分,約佔了87%。在標準壓力的室溫環境中,甲烷無色、無味;家用天然氣的特殊味道,是為了安全而添加的人工氣味,通常是使用甲硫醇乙硫醇。在一大氣壓力的環境中,甲烷的沸點是−161 °C。空氣中的瓦斯含量只要超過5%~15%就十分易燃。液化的甲烷不會燃燒,除非在高壓的環境中(通常是4~5大氣壓力)。中国国家标准规定[1],甲烷气瓶为棕色,白字。

可能對健康造成的影響[编辑]

甲烷並非毒氣;然而,其具有高度的易燃性,和空氣混合時也可能造成爆炸。甲烷和氧化剂卤素或部份含卤素之化合物接觸會有極為猛烈的反應。甲烷同時也是一種窒息劑,在密閉空間內可能會取代氧氣。若氧氣被甲烷取代後含量低於19.5%時可能導致窒息。當有建築物位於垃圾掩埋場附近時,甲烷可能會滲透入建築物內部,讓建物內的居民暴露在高含量的甲烷之中。某些建築物在地下室設有特別的回復系統,會主動捕捉甲烷,並將之排出至建築物外。

化學反應[编辑]

由于甲烷中碳原子与氢原子间的化学键为较稳定的σ键,化学性质比较稳定,因此甲烷能参与的反应较其他有机物少。

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
  • 加热分解

在隔绝空气的条件下加热到将近1000℃,就开始分解;加热时间较长,到1500℃左右,分解接近完全。

CH4 → C + 2H2
  • 鹵素的化學反應:當甲烷與在黑暗中混合時,兩者不會產生化學反應,如果把混合物加熱或以紫外光照射,以下反應(取代反应)會發生:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

反應的產物含有此四種氯化甲烷,由上至下四種產物名稱分別為:一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷四氯化碳),四者的比例視甲烷與氯的比例。 甲烷可與產生類似反應。甲烷與的反應十分猛烈,如果先用稀有氣體稀釋兩者才在特定的儀器內進行反應,也可得出類似反應。甲烷與不會直接產生反應,可以用溴化碘等代替进行碘化。

参见[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ GB 7144-1999,《气瓶颜色标志》