Khí metan là một loại khí quen thuộc trong chương trình hóa học phổ thông và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày. Vậy khí metan là gì? Công thức hóa học của nó ra sao? Và nó có những phản ứng đặc trưng cũng như ứng dụng gì? Hãy cũng DINHNGHIA.COM.VN tìm câu trả lời khí metan là gì thông qua bài viết dưới đây nhé.
Nội dung chính bài viết
Khí metan là gì? Công thức hóa học và nguồn gốc của khí metan
Khí metan là gì? Công thức hóa học của khí metan
Khí metan là một trong những loại khí thuộc dãy đồng đẳng ankan, bên cạnh các khí như etan, propan, butan… Đây là hydrocacbon đơn giản nhất với công thức hóa học là CH4. Vậy khí metan kí hiệu là gì? Dựa vào công thức hóa học, ta có thể dễ dàng thấy được, khí metan được kí hiệu là CH4 với cấu tạo từ 1 nguyên tử Cacbon và 4 nguyên tử Hidro. Ta có thể biểu diễn khí mê tan như sau:
H
|
H – C – H
|
H
Khí metan sinh ra từ đâu?
Đây là một loại khí không màu, không vị và không mùi khi ở điều kiện tiêu chuẩn. Và đặc biệt, khí metan rất dễ cháy. Với đặc điểm như vậy, khí metan sinh ra từ đâu?
Khí metan được sinh ra từ quá trình sinh học quen thuộc như từ sự men hóa trong đường ruột của các loài động vật, sự phân giải kị khí của đất khi ở điều kiện ngập nước… Đồng thời, khí metan cũng được tạo ra từ những cơ cháy rừng hay các phản ứng đốt nhiên liệu hóa thạch.
Đặc biệt, đây là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ… Vì thế, nó được tạo ra từ các phản ứng trong quá trình chế biến dầu mỏ và chưng cất than đá.
Phản ứng đặc trưng và tính chất hóa học của metan
Ở phần đầu tiên, ta đã tìm hiểu metan là gì, cũng như công thức hóa học của nó, và cũng đã biết công thức cấu tạo của metan chỉ có các liên kết đơn giữa Cacbon và Hidro. Do đó, metan sẽ có những phản ứng đặc trưng và có tính chất hóa học riêng. Vậy những phản ứng đặc trưng của metan là gì?
Khí metan tác dụng với oxi
Khí metan khi tác dụng với oxi được gọi là các phản ứng cháy, sản phẩm được tạo ra sau phản ứng này là khí Cacbonic và nước. Sự đốt cháy metan hay còn được gọi là phản ứng nhiệt phân oxy hóa.
(CH_{4} + 2O_{2} rightarrow CO_{2} + 2H_{2}O)
Khí metan tác dụng với clo
Khi có ánh sáng, khí metan sẽ xảy ra phản ứng thế với clo để tạo ra metyl clorua có công thức (CH_{3}Cl).
(CH_{4} + Cl_{2} rightarrow CH_{3}Cl + HCl) (khí)
Tiếp tục phản ứng với clo, ta sẽ thu được sản phẩm cuối cùng là metyl halogic và axit halogenic. Đây là phản ứng nhiều giai đoạn và được biết đến với tên gọi là phản ứng Halogen.
Phản ứng phân hủy
Tại điều kiện nhiệt độ cao, khí metan có thể bị phân hủy để tạo ra Cacbon và latex]H_{2}[/latex].
Cụ thể: (CH_{4} rightarrow C + 2H_{2})
Khi tác dụng với khí Clo ở điều kiện nhiệt độ cao (hay khi bị đun nóng), phản ứng phân hủy metan sẽ tạo ra muội than và axit.
(CH_{4} + 2Cl_{2} rightarrow C + 4HCl)
Phản ứng điều chế khí metan
Có rất nhiều cách để điều chế khi metan trong tự nhiên và trong phòng thí nghiệm. Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu 6 cách đơn giản nhất và được áp dụng phổ biến nhất hiện nay nhé.
- Điều chế từ nhôm cacbua: (Al_{4}C_{3} + 12H_{2}O rightarrow 4Al(OH)_{3} + 3CH_{4}) (khí). Bên cạnh HCl, ta cũng có thể sử dụng nước để thay thế.
- Phản ứng vôi tôi xút với CaO ở điều kiện nhiệt độ cao:
(CH3 – COONa + NaOH rightarrow Na_{2}CO_{3} + CH_{4}) ↑
- Phản ứng trực tiếp, sử dụng niken làm chất xúc tác: (C + 2H_{2} rightarrow CH_{4})
- Điều chế từ khí CO: (CO + 3H_{2} rightarrow H_{2}O + CH_{4}) ↑
- Điều chế từ đường glucose: (C_{6}H_{12}O_{6} rightarrow 3CO_{2} + 3CH_{4})
- Phản ứng cracking (C_{3}H_{8}): (CH_{3}-CH_{2}-CH_{3} rightarrow CH_{4} + CH_{2}=CH_{2})
Ứng dụng của metan
Sau khi đã tìm hiểu khí metan là gì, cũng như những phản ứng hóa học đặc trưng của nó, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về ứng dụng của loại khí này nhé.
Khí metan là một trong những nguyên liệu quan trọng, được sử dụng để sưởi ấm và nấu ăn. Bởi so với than đá, loại khí nhiên này tỏa ra nhiều nhiệt và sinh ra ít CO2 hơn. Bên cạnh đó, khí metan còn được dùng trong công nghiệp để sản xuất Hydro, methanol, axit axetic hay anhydrit axetat.
Đây là hai ứng dụng phổ biến và quan trọng nhất của metan trong cuộc sống và trong công nghiệp. Tuy nhiên, khí metan vẫn có những ảnh hưởng nhất định tới sức khỏe con người, vì thế chúng ta cần sử dụng loại khí này hợp lý và đúng cách.
Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về khí metan rồi. Hy vọng qua bài viết này, chúng ta đã hiểu được khí metan là gì, cũng như những phản ứng hóa học đặc trưng và ứng dụng của nó. Nếu như có bất kỳ thắc mắc nào bài viết khí metan là gì, hãy để lại nhận xét dưới đây, chúng ta sẽ cùng nhau trao đổi và tìm hiểu nhé.
Xem thêm >>> Xà phòng glycerin là gì? Đặc điểm và Cách phân biệt xà phòng glycerin
