Gás do pântano: fórmula e aplicação

O gás que escapa do fundo dos reservatórios é o gás do pântano comum odor desagradável (outro nome generalizado é metano). Cientificamente, é formeno, ou metil hidrogênio. A maior parte é composta de metano (CH₄). Também pode conter nitrogênio, argônio, hidrogênio, fosfina e dióxido de carbono.

Características principais

Composição padrão, fórmula química do gáspântano - tudo isso demonstra claramente que pertence aos compostos de carbono mais simples. Outros componentes são agrupados em torno deste elemento. O gás Marsh é encontrado na natureza em estado livre como uma mistura com dióxido de carbono ou nitrogênio. Resulta da decomposição da matéria orgânica. Via de regra, são plantas que ficam debaixo d'água e sem acesso ao ar.

As minas de carvão são outro local ondegás de pântano combustível é formado. Acumula-se entre as rochas após a decomposição dos resíduos orgânicos. Numerosos vazios contribuem para isso. Esses gases escapam quando um buraco acidental aparece.

Lugares de educação

Apesar de seu nome bastante inequívoco,gás do pântano (ou melhor, metano) também é liberado de rachaduras na terra perto de campos de petróleo. Os primeiros casos desse tipo foram registrados nos Estados Unidos da América, às margens do rio Allegheny, bem como na Rússia, na região do Cáspio. Em Baku, por esse motivo, existe uma lenda sobre os misteriosos incêndios de Baku desde os tempos antigos. O fenômeno natural acabou sendo gás do pântano misturado com dióxido de carbono, nitrogênio e vapores de óleo.

Com o desenvolvimento da indústria e tecnologia de mineraçãominerais, as pessoas aprenderam a utilizar o metano liberado. A primeira dessas plantas apareceu na Pensilvânia. O gás do pântano é caracterizado pelo fato de ser formado continuamente, podendo ser encontrado em qualquer pântano ou lagoa. Muitas vezes, basta tocar o lodo com um pedaço de pau. Depois disso, as bolhas de gás flutuam para a superfície da água.

base de gás do pântano

Formação do principal componente do gás natural(metano) ajuda as bactérias. Por causa deles, inicia-se a fermentação da fibra vegetal, contribuindo para o aparecimento do metano. Acredita-se que o metano mais puro seja característico dos vulcões de lama das penínsulas de Apsheron e Kerch.

Além disso, ocorre em depósitos de sal,nascentes e fumarolas - buracos e fendas localizadas no sopé dos vulcões. O metano está presente no intestino humano. Contém os produtos da exalação de alguns animais. Uma das primeiras evidências escritas dessa substância pode ser considerada os escritos do antigo escritor Plínio, que mencionou compostos combustíveis gasosos.

Explosividade

O gás do pântano é mais conhecido porpróprias propriedades destrutivas. Quando inflamado em mistura com o ar, causa uma explosão. A razão para isso são as propriedades do metano. A explosão de gás do pântano e compostos semelhantes por muito tempo aterrorizou as pessoas que explicaram o que estava acontecendo com as superstições. As razões da anomalia ficaram claras somente após um estudo científico desse fenômeno.

Gás do pântano, metano e outros explosivoscompostos levou as pessoas a inventar a lâmpada Davy. Começou a ser usado tanto em pântanos quanto em minas de carvão. Nesta lâmpada, os produtos da combustão foram removidos por meio de uma grade especial, graças à qual foi excluída a possibilidade de ignição de uma mistura de gases combustíveis.

História de descoberta

Grande contribuição para o estudo do gás do pântano (metano)introduzido pelo cientista italiano Allesandro Volta. Em 1776, ele provou que essa substância é diferente do hidrogênio, pois precisa do dobro de oxigênio para queimar. Além disso, foi Volta quem determinou que o gás do pântano é uma fonte de ácido carbônico.

Italiano descobre metano na fronteira suíçaItália perto do Lago Maggiore. A inspiração para o cientista foi um artigo do cientista e político americano Benjamin Franklin sobre o fenômeno do "ar combustível". Volta foi o primeiro a obter metano coletando o gás liberado pelo pântano.

Pesquisa continuada

Outros importantes pesquisadores da naturezafenômeno foram o químico francês Claude Berthollet e o químico britânico William Henry. O último deles, em 1805, determinou a composição do gás do pântano e o distinguiu do etileno (o chamado gás de petróleo).

O mistério da substância explosiva espreitava em seuo principal componente é o metano. Foi definido como um gás de hidrocarboneto leve (em oposição ao etileno, gás de hidrocarboneto pesado). Com o tempo, outro termo foi estabelecido - metil hidrogênio. A pesquisa de Henry foi continuada por John Dalton e Jens Jakob Berzelius.

Em 1813, o químico e geólogo inglês Humphrey Davyrealizou uma análise de grisu e chegou à conclusão de que esta substância é uma mistura de metano, anidrido carbônico e nitrogênio. Assim ficou provado que a mistura combustível liberada nas minas é idêntica a uma mistura semelhante nos pântanos.

Impacto no meio ambiente

O metano, característico do gás dos pântanos, surgedevido a certas reações químicas. Em primeiro lugar, trata-se da destilação a seco de matéria orgânica (por exemplo, turfa ou madeira). O metano quimicamente puro é obtido pela decomposição do zinco metílico com água (é produzido óxido de zinco). Hoje, essa substância chama a atenção de muitos ambientalistas por sua participação na formação do efeito estufa. Isso se deve ao acúmulo de metano na atmosfera da Terra. O gás do pântano absorve radiação térmica na região infravermelha do espectro. Neste parâmetro, perde apenas para o dióxido de carbono puro. Os ecologistas estimam a contribuição do metano para o aumento do efeito estufa em cerca de 30%.

Propriedades, composição, fórmula química do gáspântano hoje estão sendo estudados como parte de um estudo de sua influência na atmosfera do nosso planeta. Em quantidades naturais produzidas pela própria natureza, não era perigoso como causador do efeito estufa. Porém, o problema é que uma grande quantidade de metano entra na atmosfera por culpa das próprias pessoas. Um análogo do gás do pântano é produzido em várias empresas. Este é o chamado metano abiogênico. A que ocorre nos pântanos é considerada biogênica - ou seja, resultante da transformação da matéria orgânica.

Metanogênese

A biossíntese de metano (e, portanto, a ocorrênciagás do pântano) também é chamado de metanogênese. Bactérias Archaeal estão envolvidas neste processo. São aeróbicos, ou seja, conseguem obter energia para a vida sem oxigênio. Archaea não tem organelas de membrana e um núcleo.

As bactérias geram metano reduzindocompostos de um carbono usando álcoois de carbono e compostos de um carbono. Outra forma é o desproporcionamento do acetato. A energia produzida pelas bactérias é transformada pelas enzimas ATP sintase. Uma variedade de moléculas está envolvida na metanogênese: coenzimas, metanofurano, tetrahidrometanopterina, etc.

Metanogênicos

A ciência conhece 17 gêneros e 50 espécies de archaea,capaz de gerar a base de gás do pântano. Eles formam colônias multicelulares primitivas. O genoma mais estudado de tais archaea é Methanosarcina acetivorans. Eles convertem monóxido de carbono em acetatos e metano usando as enzimas acetato quinase e fosfotransacetilase. Existe também uma teoria de que essas archaea nos tempos antigos poderiam se transformar em tioéter, desde que houvesse uma alta concentração de sulfeto de ferro no então lodo.

Causa dos incêndios florestais

Com emissão e concentração suficientes, o pântanogás, inflamado, pode causar um grande incêndio natural de turfa e floresta. Hoje, existe todo um complexo de combate a tais fenômenos. Serviços especiais realizam monitoramento de gás nas áreas mais pantanosas. Eles são responsáveis ​​pela prevenção e controle quantitativo da proporção dos componentes de um gás potencialmente perigoso.

Por exemplo, uma das mais pantanosas daA região de Moscou é o distrito oriental de Shatursky. Há muitos peixes em seus reservatórios (crucians, poleiros, gobies, carpas, lúcios, carpas), tritões, sapos, cobras, ratos almiscarados, pássaros (garças, garças, pernaltas, patos). Os ossos de todos esses animais contêm fósforo. É processado por bactérias, após o que várias outras substâncias aparecem. Estes são difosfina e fosfina. Eles são os principais iniciadores da reação em cadeia da combustão espontânea. Incêndios iniciados dessa forma são um grave problema ambiental. Dos incêndios nos pântanos, não apenas as florestas, mas também as turfeiras estão queimando. O fogo pode se espalhar profundamente neles. Essas turfeiras podem queimar por anos.

Cerca de dois terços de tudopântanos do mundo. Eles são encontrados no centro da parte européia do país, na Sibéria Ocidental e em Kamchatka. A área total de pântanos na Rússia é de cerca de 340 milhões de hectares, 210 dos quais cobertos por cobertura florestal. A maior parte do gás é produzida no verão. Durante esse período, cerca de dois quilos e meio de metano podem ser liberados por dia em uma área de um hectare.

Interação com oxigênio e cloro

Gás natural do pântano, cuja fórmula química é CH₄, queima com uma chama pálida que mal brilha.A explosão mais forte ocorre quando inflamada em uma mistura contendo 7 a 8 volumes de ar e 2 volumes de oxigênio. O gás é ligeiramente solúvel em água (ao contrário do álcool). Reage exclusivamente com halogênios.

Ao reagir com o cloro, o gás do pântano forma cloreto de metila CH₃Cl. Esta substância é obtida em laboratório.Para fazer isso, o gás cloridrato é passado para uma solução fervente de álcool metílico e cloreto de zinco fundido. O resultado é um gás incolor, cuja característica é um agradável odor etéreo com sabor adocicado. Quando submetido a extrema pressão ou resfriamento, ele se condensa em líquido.

Aplicações e reações com halogênios

Metano (gás do pântano), fórmula e aplicaçãoque é estudado como combustível no currículo escolar, interage ativamente com os halogênios. Como resultado de reações de substituição com essas substâncias, formam-se os seguintes compostos: brometo, cloreto, fluoreto e fluoreto de metileno. O último deles foi obtido pela primeira vez pelo químico russo Alexander Butlerov. O iodeto de metileno é um líquido amarelado altamente refrativo. Seu ponto de ebulição é 180°C.

Qual é o nome do gás do pântano que foi totalmente substituído?halogênios? Este é o tetracloreto de carbono. Foi descoberto pelo químico francês Henri Regnault em 1839. É um líquido com odor picante característico. Tem efeito anestésico. Outra substância semelhante é o tetrabrometo de carbono. É extraído das cinzas das plantas marinhas.

Perigo à saúde

O próprio metano do pântano é fisiologicamenteinofensivo. Pertence a hidrocarbonetos parafínicos não tóxicos. Este grupo de substâncias é caracterizado por inércia química e baixa solubilidade no plasma sanguíneo. O ar com alta concentração de gás do pântano só pode matar uma pessoa se ela não tiver oxigênio.

Sinais iniciais de asfixia (asfixia)aparecem com um teor de metano de 30%. Nesse caso, o volume da respiração aumenta, o pulso acelera e a coordenação dos movimentos musculares é perturbada. Mas a probabilidade de tais casos ocorrerem é extremamente baixa. O fato é que o metano é mais leve que o ar, o que impede que ele se acumule em proporções excessivas.

Ao mesmo tempo, os pesquisadores equiparam a açãogás do pântano na psique humana à ação do éter dietílico. Este efeito pode ser equiparado a um efeito narcótico. Pessoas que trabalharam por muito tempo em minas com altas concentrações de metano apresentam alterações no sistema nervoso autônomo (hipotensão, reflexo ocular positivo, etc.).