Gaz wydobywający się z dna zbiorników to gaz bagiennynieprzyjemny zapach (inna uogólniona nazwa to metan). Z naukowego punktu widzenia jest to formen lub wodór metylowy. Większość składa się z metanu (CH4). Może również zawierać azot, argon, wodór, fosfinę i dwutlenek węgla.
Kluczowe cechy
Skład wzorcowy, wzór chemiczny gazubagno - wszystko to wyraźnie świadczy o jego przynależności do najprostszych związków węgla. Inne komponenty są zgrupowane wokół tego elementu. Gaz bagienny występuje w przyrodzie w stanie wolnym jako mieszanina z dwutlenkiem węgla lub azotem. Powstaje w wyniku rozkładu materii organicznej. Z reguły są to rośliny znajdujące się pod wodą i pozbawione dostępu powietrza.
Kopalnie węgla to kolejne miejsce, w którympowstaje palny gaz bagienny. Gromadzi się wśród skał po rozkładzie resztek organicznych. Przyczyniają się do tego liczne puste przestrzenie. Takie gazy ulatniają się, gdy pojawia się przypadkowa dziura.
Miejsca edukacji
Mimo dość jednoznacznej nazwy,gaz bagienny (a raczej metan) jest również uwalniany z pęknięć ziemi w pobliżu pól naftowych. Pierwsze takie przypadki odnotowano w Stanach Zjednoczonych nad brzegiem rzeki Allegheny, a także w Rosji w regionie Morza Kaspijskiego. Z tego powodu w Baku od czasów starożytnych istnieje legenda o tajemniczych pożarach Baku. Naturalnym zjawiskiem okazał się gaz bagienny zmieszany z dwutlenkiem węgla, azotem i oparami oleju.
Wraz z rozwojem przemysłu i techniki górniczejminerały, ludzie nauczyli się wykorzystywać uwalniany metan. Pierwsza taka roślina pojawiła się w Pensylwanii. Gaz bagienny charakteryzuje się tym, że powstaje w sposób ciągły, można go znaleźć w każdym bagnie lub stawie. Często wystarczy dotknąć mułu kijem. Następnie pęcherzyki gazu unoszą się na powierzchnię wody.
Bagienna baza gazowa
Powstawanie głównego składnika gazu ziemnego(metan) pomaga bakteriom. Z ich powodu rozpoczyna się fermentacja błonnika roślinnego, przyczyniając się do pojawienia się metanu. Uważa się, że najczystszy metan jest charakterystyczny dla wulkanów błotnych Półwyspów Apszerońskiego i Kerczeńskiego.
Ponadto występuje w osadach solnych,źródła i fumarole – dziury i szczeliny znajdujące się u podnóża wulkanów. Metan jest obecny w jelicie człowieka. Zawiera produkty wydychania niektórych zwierząt. Jeden z pierwszych pisemnych dowodów na istnienie tej substancji można uznać za pisma starożytnego pisarza Pliniusza, który wspomniał o gazowych palnych związkach.
Wybuchowość
Najbardziej znany jest gaz bagiennywłasne niszczące właściwości. Zapalony w mieszaninie z powietrzem powoduje wybuch. Powodem tego są właściwości metanu. Wybuch gazu błotnego i podobnych związków przez długi czas przerażał ludzi, którzy wyjaśniali, co się dzieje, za pomocą przesądów. Przyczyny anomalii stały się jasne dopiero po naukowym badaniu tego zjawiska.
Gaz bagienny, metan i inne materiały wybuchowezwiązki skłoniły ludzi do wynalezienia lampy Davy'ego. Zaczęto go stosować zarówno na bagnach, jak iw kopalniach węgla. W lampie tej produkty spalania usunięto za pomocą specjalnej kratki, dzięki czemu wykluczono możliwość zapłonu palnej mieszanki gazowej.
Historia odkrycia
Wielki wkład w badania gazu bagiennego (metanu)wprowadzony przez włoskiego naukowca Allesandro Voltę. W 1776 r. udowodnił, że substancja ta różni się od wodoru tym, że do spalania potrzebuje dwa razy więcej tlenu. Ponadto to Volta ustalił, że gaz bagienny jest źródłem kwasu węglowego.
Włoch odkrył metan na granicy ze SzwajcariąWłochy w pobliżu jeziora Maggiore. Inspiracją dla naukowca był artykuł amerykańskiego naukowca i polityka Benjamina Franklina na temat zjawiska „palnego powietrza”. Volta jako pierwszy uzyskał metan, zbierając gaz wydzielany przez bagna.
Kontynuacja badań
Inni ważni badacze przyrodyfenomenem byli francuski chemik Claude Berthollet i brytyjski chemik William Henry. Ostatni z nich, w 1805 r., określił skład gazu bagiennego i odróżnił go od etylenu (tzw. gazu ziemnego).
Tajemnica substancji wybuchowej czaiła się w jegogłównym składnikiem jest metan. Został zdefiniowany jako lekki gaz węglowodorowy (w przeciwieństwie do ciężkiego gazowego węglowodoru etylenu). Z czasem ustalono inny termin - wodór metylowy. Badania Henry'ego kontynuowali John Dalton i Jens Jakob Berzelius.
W 1813 roku angielski chemik i geolog Humphry Davyprzeprowadził analizę gazu palnego i doszedł do wniosku, że substancja ta jest mieszaniną metanu, bezwodnika węglanowego i azotu. Udowodniono więc, że palna mieszanka uwalniana w kopalniach jest identyczna z podobną mieszanką na bagnach.
Wpływ na środowisko
Powstaje metan, charakterystyczny dla gazu bagiennegow wyniku pewnych reakcji chemicznych. Przede wszystkim jest to sucha destylacja materii organicznej (na przykład torfu lub drewna). Chemicznie czysty metan otrzymuje się przez rozkład metylu cynku wodą (powstaje tlenek cynku). Dziś substancja ta przyciąga uwagę wielu ekologów ze względu na swój udział w powstawaniu efektu cieplarnianego. Wynika to z gromadzenia się metanu w atmosferze ziemskiej. Gaz bagienny pochłania promieniowanie cieplne w obszarze podczerwieni widma. Pod tym parametrem ustępuje tylko czystemu dwutlenkowi węgla. Ekolodzy szacują udział metanu we wzmocnieniu efektu cieplarnianego na około 30%.
Właściwości, skład, wzór chemiczny gazubagno dzisiaj są badane w ramach badania jego wpływu na atmosferę naszej planety. W naturalnych ilościach wytwarzanych przez samą przyrodę nie był groźny jako przyczyna efektu cieplarnianego. Problem polega jednak na tym, że ogromne ilości metanu przedostają się do atmosfery z winy samych ludzi. Analog gazu bagiennego jest produkowany w różnych przedsiębiorstwach. Jest to tak zwany metan abiogenny. Ten, który występuje na bagnach, uważany jest za biogeniczny – czyli powstały w wyniku przemiany materii organicznej.
Metanogeneza
Biosynteza metanu (a co za tym idzie występowaniegaz bagienny) jest również nazywany metanogenezą. W proces ten zaangażowane są bakterie archeonów. Są tlenowe, to znaczy mogą uzyskiwać energię do życia bez tlenu. Archaea nie mają organelli błonowych i jądra.
Bakterie wytwarzają metan poprzez redukcjęzwiązki jednowęglowe przy użyciu alkoholi węglowych i związków jednowęglowych. Innym sposobem jest dysproporcjonowanie octanu. Energia wytwarzana przez bakterie jest przetwarzana przez enzymy syntazy ATP. W metanogenezie bierze udział wiele cząsteczek: koenzymy, metanofuran, tetrahydrometanopteryna itp.
metanogeny
Nauka zna 17 rodzajów i 50 gatunków archeonów,zdolne do generowania bazy gazu bagiennego. Tworzą prymitywne wielokomórkowe kolonie. Najlepiej zbadanym genomem takich archeonów jest Methanosarcina acetivorans. Przekształcają tlenek węgla w octany i metan za pomocą enzymów kinazy octanowej i fosfotransacetylazy. Istnieje również teoria, że archeony te w starożytności mogły przekształcać się w tioeter, pod warunkiem, że w ówczesnym mule występowało wysokie stężenie siarczku żelaza.
Przyczyna pożarów lasów
Przy wystarczającej emisji i stężeniu bagnogaz, zapalony, może spowodować duży naturalny pożar torfu i lasu. Obecnie istnieje cały kompleks zwalczania takich zjawisk. Służby specjalne prowadzą monitoring gazowy najbardziej podmokłych terenów. Odpowiadają za profilaktykę i ilościową kontrolę proporcji składników potencjalnie niebezpiecznego gazu.
Na przykład jeden z najbardziej bagnistych wRegion moskiewski to wschodnia dzielnica Szaturskiego. W jego zbiornikach występuje dużo ryb (karasie, okonie, babki, karpie, szczupaki, karpie), traszki, żaby, węże, piżmaki, ptaki (czaple, bąki, brodzące, kaczki). Kości wszystkich tych zwierząt zawierają fosfor. Jest przetwarzany przez bakterie, po czym pojawia się kilka innych substancji. Są to difosfina i fosfina. Są głównymi inicjatorami reakcji łańcuchowej samozapłonu. Pożary wywołane w ten sposób stanowią poważny problem środowiskowy. Z pożarów na bagnach płoną nie tylko lasy, ale także torfowiska. Ogień może się w nich rozprzestrzenić. Takie torfowiska mogą płonąć latami.
Około dwie trzecie wszystkichbagna świata. Występują w centrum europejskiej części kraju, zachodniej Syberii i Kamczatce. Łączna powierzchnia bagien w Rosji wynosi około 340 milionów hektarów, z czego 210 to lasy. Większość gazu jest produkowana latem. W ciągu takiego okresu na powierzchni jednego hektara może wydzielać się około dwóch i pół kilograma metanu dziennie.
Interakcja z tlenem i chlorem
Naturalny gaz błotny, którego wzór chemiczny to CH4, pali się ledwie świecącym bladym płomieniem.Najsilniejsza eksplozja następuje po zapaleniu w mieszaninie zawierającej 7-8 objętości powietrza i 2 objętości tlenu. Gaz słabo rozpuszcza się w wodzie (w przeciwieństwie do alkoholu). Reaguje wyłącznie z halogenami.
Podczas interakcji z chlorem gaz bagienny tworzy chlorek metylu CH3Kl. Substancja ta jest uzyskiwana w laboratorium.W tym celu chlorowodorek przepuszcza się do wrzącego roztworu alkoholu metylowego i stopionego chlorku cynku. Rezultatem jest bezbarwny gaz charakteryzujący się przyjemnym eterycznym zapachem o słodkawym smaku. Przy silnym nacisku lub chłodzeniu gęstnieje do postaci cieczy.
Zastosowania i reakcje z halogenami
Formuła i zastosowanie metanu (gazu bagiennego).które jako paliwo są badane w szkolnym programie nauczania, aktywnie oddziałuje z halogenami. W wyniku reakcji podstawienia tymi substancjami powstają związki: bromek, chlorek, fluorek i fluorek metylenu. Ostatni z nich został po raz pierwszy uzyskany przez rosyjskiego chemika Aleksandra Butlerowa. Jodek metylenu jest wysoce refrakcyjną żółtawą cieczą. Jego temperatura wrzenia wynosi 180°C.
Jak nazywa się gaz bagienny, całkowicie zastąpionyhalogeny? To czterochlorek węgla. Został odkryty przez francuskiego chemika Henriego Regnaulta w 1839 roku. Jest to ciecz o charakterystycznym korzennym zapachu. Ma działanie znieczulające. Inną podobną substancją jest tetrabromek węgla. Pozyskuje się go z popiołów roślin morskich.
zagrożenie dla zdrowia
Sam metan bagienny jest fizjologicznyniegroźny. Należy do nietoksycznych węglowodorów parafinowych. Ta grupa substancji charakteryzuje się obojętnością chemiczną i słabą rozpuszczalnością w osoczu krwi. Powietrze o wysokim stężeniu gazu błotnego może zabić człowieka tylko wtedy, gdy brakuje mu tlenu.
Początkowe oznaki uduszenia (asfiksja)pojawiają się przy zawartości metanu 30%. W takim przypadku objętość oddechu wzrasta, puls przyspiesza, zaburzona jest koordynacja ruchów mięśni. Ale prawdopodobieństwo takich przypadków jest bardzo małe. Faktem jest, że metan jest lżejszy od powietrza, co zapobiega jego gromadzeniu się w nadmiernych proporcjach.
Jednocześnie badacze utożsamiają działaniegazu bagiennego na psychikę człowieka na działanie eteru dietylowego. Podobny efekt można przyrównać do narkotyku. U osób, które przez długi czas pracowały w kopalniach z wysokim stężeniem metanu, można prześledzić zmiany w autonomicznym układzie nerwowym (niedociśnienie, dodatni odruch oczny itp.).
