Földgáz: a képlet. A gáz kémiai képletje. Minden típusú földgáz

Számos különböző gáz ismert ma.Az ember egy részüket laboratóriumi módszerekkel, vegyi anyagokból kapja, néhányuk saját maga képződik melléktermékként történő reakció eredményeként. És milyen gázok születnek a természetben? A természetes, természetes eredetű fő gázok közül négy:

• földgáz, amelynek képlete CH₄;
• nitrogén, N₂;
• hidrogén, H₂;
• szén-dioxid, CO₂.

Természetesen vannak még mások -oxigén, hidrogén-szulfid, ammónia, inert gázok, szén-monoxid. A fent felsoroltak azonban gyakorlatilag jelentősek az emberek számára, és különböző célokra használják őket, többek között üzemanyagként.

Mi a földgáz?

A földgáz olyan gáz, amely ad nekünktermészet. Vagyis az, amelynek tartalma a Föld belében jóval magasabb és több, mint az a mennyiség, amelyet az iparban kémiai reakciók eredményeként kapnak.

Általánosan elfogadott a földgáz metánnak való nevezése, de ez nem teljesen igaz. Ha figyelembe vesszük egy ilyen gáz összetételét frakciók szerint, akkor láthatja a következő összetevő összetételét:

• metán (legfeljebb 96%);
• etán;
• propán;
• bután;
• hidrogén;
• szén-dioxid;
• nitrogén;
• hidrogén-szulfid (kicsi, nyomokban).

Így kiderül, hogy a földgáz több természetes eredetű gáz keveréke.

Földgáz: képlet

Kémiai szempontból földgázlineáris egyszerű szénhidrogének - metán, etán, propán és bután - keveréke. De mivel a nagyobb mennyiség még mindig metán, szokás a földgáz általános képletét közvetlenül a metán képletével kifejezni. Kiderült tehát, hogy a földgáz metán kémiai képlete -СН₄.

A többi komponens a következő kémiai képlettel rendelkezik:

• etán - C₂H₆;
• propán - C₃H₈;
• bután - C₄H₁₀;
• szén-dioxid - CO₂;
• nitrogén - N₂;
• hidrogénatom - H₂;
• hidrogén-szulfid - H₂S.

Ezen anyagok keveréke földgáz.Fő vegyülete, a metán képlete azt mutatja, hogy széntartalma nagyon alacsony. Ez kihat a fizikai tulajdonságaira, például arra, hogy színtelen, teljesen nem dohányzó lánggal égjen. Míg homológ sorozatának más képviselői (számos telített szénhidrogén vagy alkán) égéskor fekete füstös lángot képeznek.

Természetben lenni

A természetben ez a gáz mélyen a föld alatt található, vastag és sűrű üledékes kőzetek alatt. Két fő elmélet létezik a földgáz eredetéről a természetben.

1. A tektonikus kőzetmozgások elmélete.Ennek az elméletnek a hívei úgy vélik, hogy a szénhidrogének mindig benne vannak a föld belsejében és a tektonikus mozgások és a felfelé tartó összehúzódások eredményeként emelkednek fel. Az emeleten a magas nyomás és a változó hőmérséklet kémiai reakciók révén két természetes ásványi anyaggá alakítja őket - olaj és gáz.
2. A biogén elmélet más módszerről beszél, inamelynek eredményeként földgáz képződött. Képlete tükrözi a kvalitatív összetételt - a szén és a hidrogén -, ami arra utal, hogy élő szerves lények vettek részt annak kialakulásában, amelyek testét többnyire ezekből az elemekből építették, mint a bolygónkon még létező összes élőlényt. Idővel az állatok és növények elhullott maradványai egyre lejjebb süllyedtek az óceán fenekére, ahol sem oxigén, sem baktériumok nem voltak képesek lebontani és feldolgozni ezt a szerves tömeget. Az anaerob oxidáció eredményeként a biomassza felbomlott, és évmilliók alatt két ásványi forrás - olaj és gáz - keletkezett. Ebben az esetben mindkettő alapja megegyezik - ezek szénhidrogének és részben kis molekulatömegű anyagok. A gáz és az olaj kémiai képlete ezt bizonyítja. Különböző körülmények hatására azonban különböző termékek képződnek: magas nyomás és hőmérséklet - gáz, alacsony mutatók - olaj.

Ma a fő gázkészleteket és -tartalékokat olyan országok birtokolják, mint Oroszország, az USA, Kanada, Irán, Norvégia és Hollandia.

Az összesített állapota szerint a földgázt nem mindig lehet csak a gáz állapotában tartani. A kondenzációnak számos lehetősége van:

1. A gázt feloldjuk olajmolekulákban.
2. A gázt vízmolekulákban oldják fel.
3. A gáz szilárd gázhidrátokat képez.
4. Normál körülmények között gáznemű vegyület.

E feltételek mindegyikének megvan a maga lerakódása, és nagyon értékes az emberek számára.

Bejutás a laboratóriumba és az iparba

A földgáztermelő helyeken kívülszámos módon lehet a laboratóriumban beszerezni. Ezeket a módszereket természetesen csak a termék kis adagjaira alkalmazzák, mivel gazdaságilag nem kifizetődő a laboratóriumban földgázszintézist végezni.

Laboratóriumi módszerek:

1. Kis molekulájú vegyület - alumínium-karbid - hidrolízise: AL₄C₃ + 12H₂O = 3CH₄ + 4AL (OH)_3.
2. Nátrium-acetátból alkáli jelenlétében: CH₃COOH + NaOH = CH₄ + Na₂CO_3.
3. Szintézisgázból: CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O.
4. Egyszerű anyagokból - hidrogénből és szénből - magas hőmérsékleten és nyomáson.

A földgáz kémiai képletét a metán képlete tükrözi, ezért minden alkánra jellemző reakció jellemző erre a gázra.

Az iparban a metánt nyerjüktermészetes lerakódások és frakciókkal történő további feldolgozás. Ezenkívül meg kell tisztítani a keletkező gázt. Végül is a földgáz-metán képlete csak egy részét tartalmazza azoknak az alkotóelemeknek, amelyeket tartalmaz. A mindennapi életben való használatához pedig tiszta gázra van szükség, amely a metánon kívül más anyagot nem tartalmaz. Szétválasztott etánt, propánt, butánt és más gázokat is széles körben alkalmaznak.

Fizikai tulajdonságok

A gáz képlete képet ad arról, hogy milyen fizikai tulajdonságokkal kell rendelkeznie. Fontolja meg, melyek ezek a jellemzők.

1. Színtelen, szagtalan anyag.
2. A hozzávetőleges sűrűség 0,7-1 kg / m között változik^3.
3. Égési hőmérséklet 650 ° C⁰S.
4. Majdnem kétszer könnyebb, mint a levegő.
5. Az egy köbméter gáz elégetése során felszabaduló hő 46 millió joule.
6. Magas (15% feletti) koncentrációban a levegőben a gáz erősen robbanásveszélyes.
7. Üzemanyagként 130 oktánszámot mutat.

A tiszta gázt csak azután nyerik, ha a bányászat helyén felépített speciális tisztítóberendezéseken (létesítményeken) vezetik át.

kérelem

A földgáznak több fő alkalmazási területe van. Valójában a fő összetevőjén kívül, amelynek gázképlete CH₄, a keverék összes többi komponensét használjuk.

1. Az emberek mindennapjai.Ide tartozik a főzéshez használt gáz, a lakóépületek fűtése, a kazánházak üzemanyaga stb. A főzéshez használt gázhoz a merkaptánok csoportjába tartozó speciális anyagokat adnak. Ez azért történik, hogy egy cső szivárgása vagy más gázkihagyás esetén az emberek megérezzék a szagát és intézkedjenek. A háztartási gáz (amely propán és bután keveréke) keveréke nagy koncentrációban rendkívül robbanásveszélyes. A merkaptánok viszont sajátossá és kellemetlen szagúvá teszik a földgázt. Képletük olyan elemeket tartalmaz, mint a kén és a foszfor, ami ilyen specifitást kölcsönöz nekik.

2. Vegyipari termelés.Ezen a területen a fontos vegyületek előállításához szükséges számos reakció egyik fő kiindulási anyaga a földgáz, amelynek képlete megmutatja, mely szintézisekben vehet részt:

• a műanyagok gyártásának alapja, amelyek szinte az összes iparágban a leggyakoribb modern anyagok;
• nyersanyagok etin, hidrogén-cianid és ammónia szintéziséhez. Magukat a felsorolt ​​termékeket később felhasználják számos szintetikus szál és szövet, műtrágya és szigetelés gyártásához az építőiparban;
• gumi, metanol, szerves savak - metánból és más anyagokból képződve. Alkalmazást találnak az emberi élet szinte minden területén;
• polietilént és sok más szintetikus vegyületet kaptak a metánnak köszönhetően.

3. Használja üzemanyagként.Sőt, bármilyen emberi tevékenységre, a megfelelő típusú asztali lámpák feltöltésétől a hőerőművek üzemeltetéséig. Ez a fajta üzemanyag környezetbarátnak és ésszerűnek tekinthető minden alternatív módszerrel szemben. A metán égésekor azonban szén-dioxidot képez, mint bármely más szerves anyag. És ismert, hogy ő okozza a Föld üvegházhatását. Ezért az emberek azzal a feladattal néznek szembe, hogy még tisztább és jobb minőségű hőenergia-forrást találjanak.

Eddig ezek mind a legfőbb forrásokhasználjon földgázt. Képlete, ha az összes komplex komponenst vesszük, azt mutatja, hogy gyakorlatilag megújuló erőforrás, csak sok időbe telik. Hazánknak rendkívül szerencséje van a gázkészletekkel, mert ez a mennyiségű természeti erőforrás sok száz éven át nemcsak Oroszországnak, hanem az export révén a világ számos országának is el fog tartani.

Nitrogén

Az olaj és a gáz szerves részetermészetes lerakódások. Ezenkívül ez a gáz a levegő térfogatának legnagyobb részét (78%) foglalja el, és a nitroszférában természetes nitrátvegyületek formájában is előfordul.

Egyszerű anyagként a nitrogént az élő szervezetek gyakorlatilag nem használják. Képlete N₂vagy kémiai kötéseit tekintve N≡N.Ilyen erős kötés jelenléte normális körülmények között a molekula nagy stabilitását és kémiai tehetetlenségét jelzi. Ez magyarázza annak lehetőségét, hogy nagy mennyiségű szabad formában jelen lévő gáz jelen legyen a légkörben.

Egyszerű anyag formájában a nitrogén képesspeciális organizmusok rögzítik - göbös baktériumok. Ezután ezt a gázt a növények számára megfelelőbb formába dolgozzák fel, és így ásványi táplálékot nyújtanak a gyökérnövényrendszereknek.

Számos olyan bázikus vegyület létezik, amelyekben nitrogén létezik a természetben. Képletük a következő:

• oxidok - NEM_2, H₂TOVÁBB₂Oh_5;
• sav - salétrom HNO₂ és nitrogén-HNO₃ (a levegőben lévő oxidok villámkibocsátásakor keletkezik);
• nitrát - KNO₃, NaNO₃ stb.

Az ember a nitrogént nemcsak gáz formájában használja, hanem folyékony állapotban is. Képes folyékony állapotba kerülni -170 alatti hőmérsékleten⁰C, amely lehetővé teszi növényi és állati szövetek, sok anyag fagyasztására. Ezért használják a folyékony nitrogént az orvostudományban.

Ezenkívül a nitrogén az alapja annak megszerzéséhezfő vegyületei - ammónia. Ennek az anyagnak a gyártása nagyszabású, mivel a mindennapi életben és az iparban nagyon széles körben használják (gumik, színezékek, műanyagok, szintetikus szálak, szerves savak, festék- és lakkgyártás, robbanóanyagok stb. Gyártása).

Szén-dioxid

Mi az anyag képlete? A szén-dioxidot CO-ként írják₂... A molekula kötése kovalens, gyengén poláros,kettős erős kémiai erő a szén és az oxigén között. Ez jelzi a molekula stabilitását és tehetetlenségét normál körülmények között. Ezt a tényt megerősíti a szén-dioxid szabad jelenléte a Föld légkörében.

Ez az anyag a földgáz és az olaj alkotórésze, és a bolygó felső légkörében is felhalmozódik, ami az úgynevezett üvegházhatást okozza.

Hatalmas mennyiségű szén-dioxid képződikbármilyen típusú fosszilis tüzelőanyag égése során. Legyen szó szénről, fáról, gázról vagy más tüzelőanyagról, a teljes égés víz és ezen anyag képződéséhez vezet.

Ezért kiderül, hogy a légkörben való felhalmozódása elkerülhetetlen. Ezért a modern társadalom fontos feladata olyan alternatív üzemanyag megtalálása, amely minimálisan megadja az üvegházhatást.

Hidrogén

A természetes ásványokban található másik kapcsolódó vegyület a hidrogén. Gáz, amelynek képlete H₂... A mai napig ismert legkönnyebb anyag.

Különleges tulajdonságai miatt elfoglaljaa periódusos rendszer két pozícióval rendelkezik - az alkálifémek és a halogének között. Egy elektron birtokában képes egyszerre adni (fémes tulajdonságok, redukáló) és befogadni (nem fémes tulajdonságok, oxidálódni).

A fő felhasználási terület a környezetbarát üzemanyag, amelynek a tudósok látják a jövőt. Okoz:

• e gáz korlátlan tartaléka;
• csak víz képződése égés következtében.

A hidrogén mint energiaforrás kifejlesztésének teljes technológiája azonban még sok árnyalatot igényel.

Képletek a gázok tömegének, sűrűségének és térfogatának kiszámításához

A fizikában és a kémiában többféle alapelem létezikmódszerek a gázok kiszámítására. Tehát például, ha az egyik legalapvetőbb paraméterről beszélünk, például a gáz tömegéről, a számítás képlete a következő lesz:

m = V * þ, ahol þ az anyag sűrűsége, V pedig térfogata.

Például, ha ki kell számolnunk a tömegetföldgáz normál körülmények között 1 köbméter térfogatú, akkor a sűrűség standard átlagértékét vesszük a referenciaanyagokba. 0,68 kg / m lesz³... Most, hogy tudjuk a gáz térfogatát és sűrűségét, a számítás képlete rendben van. Akkor:

m (CH₄= 0,68 kg / m³ * 1m³ = 0,68 kg, mivel a köbméter csökken.

A gáz térfogatának képlete viszont a tömeg és a sűrűség mutatóiból áll. Vagyis kifejezhetjük ezt az értéket a fenti konfigurációból:

V = m / þ, akkor normál körülmények között 2 kg metán térfogata a következő lesz: 2 / 0,68 = 2,914 m³.

Ezenkívül bonyolultabb esetekben (amikor a körülmények nem szabványosak) a Mendelejev-Clapeyron egyenletet használják a gázok tömegének és térfogatának kiszámításához, amelynek formája:

p * V = m / M * R * T, ahol p a gáznyomás, V a térfogata, m és M a tömeg, illetve a moláris tömeg, R az univerzális gázállandó, amely megegyezik 8,314-rel, T a hőmérséklet Kelvin-ben.

A gáz térfogatának ez a képlete lehetővé teszi az előállítástA számítások nagyon közel állnak az ideális gáz értékéhez, amely pusztán hipotetikusan létezik, és absztrakt fogalomként használatos a fizika és a kémia problémáinak megoldásában. A hangerőt kiszámíthatja a Boyle-Mariotte egyenlet használatával is, amely a következőképpen néz ki:

V = p_n* V_n* T / p * T_n ahol az n indexű értékek normál normál körülmények közötti értékek.

Hogy a számítás a lehető legpontosabb legyen, ésmegfelel a valóságnak, figyelembe kell venni egy olyan paramétert, mint a gáz sűrűsége. A paraméter kiszámításának képlete továbbra is vitatott kérdés. Szokás a legáltalánosabb egyszerűt használni, amely a következőképpen néz ki:

þ = m₀ * n, ahol m₀ a molekula tömege (kg), és n a koncentráció, a mértékegység 1 / m³.

Bizonyos esetekben azonban szükség van más, összetettebb és teljesebb, több változóval végzett számítások használatára a pontos és az ideális eredmény eléréséhez.