मीथेन की खोज किसने की? मीथेन का आणविक और संरचनात्मक सूत्र

मीथेन संतृप्त हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल प्रतिनिधि है। यह अच्छी तरह से जलता है और बड़ी मात्रा में गर्मी छोड़ता है, इसलिए इसका उद्योग द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

उद्योग में मीथेन कैसे प्राप्त करें

मीथेन प्राकृतिक गैस और तेल क्षेत्रों से जुड़ी गैस का हिस्सा है। इसलिए, उद्योग इन गैसों से मीथेन प्राप्त करते हैं।

घर पर मीथेन कैसे प्राप्त करें

मीथेन का दूसरा नाम दलदल गैस भी है। इसे घर पर प्राप्त करने के लिए, आपको दलदल के नीचे से थोड़ी सी मिट्टी लेनी चाहिए और इसे एक जार में रखना चाहिए, ऊपर से पानी डालना चाहिए। जार को कसकर सील कर दिया गया है और एक अंधेरी और गर्म जगह पर रख दिया गया है। कुछ दिनों के बाद, आप पानी की सतह पर छोटे गैस बुलबुले की उपस्थिति देखेंगे। परिणामी मीथेन को गैस आउटलेट ट्यूब के माध्यम से कैन से हटाया जा सकता है।

प्रयोगशाला स्थितियों में मीथेन कैसे प्राप्त करें

प्रयोगशाला में मीथेन प्राप्त करने के कई तरीके हैं:

हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइसल्फ़ाइड के मिश्रण को एक ट्यूब के माध्यम से पास करना जिसके तल पर गर्म तांबा है: सीएस 2 + 2 एच 2 एस + 8 सीयू = सीएच 4 + सीयू 2 एस। यह मीथेन उत्पादन की पहली विधि थी। बाद में यह पाया गया कि निकेल उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन और कार्बन के मिश्रण को 475 डिग्री तक गर्म करके मीथेन प्राप्त किया जा सकता है। उत्प्रेरक का उपयोग किए बिना मिश्रण को 1200 डिग्री तक गर्म करना होगा। सी + 2एच2 = सीएच4
वर्तमान में, मीथेन का उत्पादन सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम एसीटेट के मिश्रण को गर्म करके किया जाता है: CH 3 COONa + NaOH = Na 2 CO 3 + CH 4।
एल्यूमीनियम कार्बाइड और पानी की प्रतिक्रिया से शुद्ध मीथेन प्राप्त किया जा सकता है: Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4 Al(OH) 3 + 3CH 4
मीथेन संश्लेषण हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड के संयोजन के आधार पर भी किया जा सकता है: CO + 3H 2 = CH 4 + H 2 O

मीथेन से एसिटिलीन कैसे प्राप्त करें

मीथेन को डेढ़ हजार डिग्री के तापमान तक गर्म करके एसिटिलीन प्राप्त किया जा सकता है:

2 सीएच 4 >सी 2 एच 2 + एच 2

मीथेन से मेथनॉल कैसे प्राप्त करें?

मीथेन से मेथनॉल प्राप्त करने के लिए, कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देना होगा। सबसे पहले, क्लोरीन और मीथेन के बीच एक प्रतिक्रिया होती है। यह प्रतिक्रिया केवल प्रकाश में ही होती है, क्योंकि यह प्रकाश के फोटॉन द्वारा ट्रिगर होता है। इस प्रतिक्रिया के दौरान, ट्राइक्लोरोमेथेन और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनते हैं: सीएच 4 + सीएल 2 > सीएच 3 सीएल + एचसीएल। फिर परिणामी ट्राइक्लोरोमेथेन और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल के बीच एक प्रतिक्रिया की जाती है। परिणाम मेथनॉल और सोडियम क्लोराइड है: सीएच 3 सीएल + NaOH > NaCl + सीएच 3 ओएच

मीथेन से एनिलीन कैसे प्राप्त करें?

केवल प्रतिक्रियाओं की एक पूरी श्रृंखला निष्पादित करके मीथेन से एनिलिन प्राप्त करना संभव है, जो योजनाबद्ध रूप से इस तरह दिखता है: सीएच 4 > सी 2 एच 2 > सी 6 एच 6 > सी 6 एच 5 एनओ 2 > सी 6 एच 5 एनएच 2।

सबसे पहले, मीथेन को 1500 डिग्री तक गर्म किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एसिटिलीन बनता है। फिर ज़ेलिंस्की प्रतिक्रिया का उपयोग करके एसिटिलीन से बेंजीन प्राप्त किया जाता है। ऐसा करने के लिए, एसिटिलीन को 600 डिग्री तक गर्म की गई एक ट्यूब से गुजारा जाता है, जो सक्रिय कार्बन से आधी भरी होती है: 3C 2 H 2 = C 6 H 6

नाइट्रोबेंजीन बेंजीन से प्राप्त होता है: C 6 H 6 + HNO 3 = C 6 H 5 NO 2 + H 2 O, जो एनिलिन के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक है। यह प्रक्रिया ज़िनिन की प्रतिक्रिया का अनुसरण करती है:

C 6 H 5 NO 2 + 3(NH 4) 2 S = C 6 H 5 NH 2 + 6NH 3 + 3S + 2H 2 O.

मीथेन एक कार्बनिक गैस है, गंधहीन और रंगहीन। सीएच 4 इसका रासायनिक सूत्र है, और पदार्थ का द्रव्यमान हवा के द्रव्यमान से कम है। जल में विघटन धीरे-धीरे होता है। मीथेन की जैविक प्रकृति की बात करें तो इसका मतलब है कि इसकी घटना के लगभग 95% मामले प्राकृतिक प्रकृति के होते हैं। उदाहरण के लिए, यह पौधे के मलबे के अपघटन के दौरान निकलता है। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि इसकी कई विशेषताओं का अध्ययन नए युग से पहले भी किया गया था, जब लोगों ने स्थिर पानी की सतह पर हवा के बुलबुले देखे थे। ये बुलबुले वास्तव में दलदल के तल पर पौधों के क्षय के दौरान छोड़े गए मीथेन थे।

गैस के अन्य प्राकृतिक स्रोतों में शामिल हैं:

पशुधन। उनके पेट में रहने वाले बैक्टीरिया अपनी जीवन प्रक्रियाओं के दौरान मीथेन उत्सर्जित करते हैं, और इसका हिस्सा सभी वायुमंडलीय गैस का 20% है।
पौधे। मीथेन प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाला एक अभिन्न पदार्थ है।
कीड़े। दीमक सबसे अधिक सक्रिय रूप से मीथेन का उत्पादन करते हैं।
खान. पृथ्वी की सतह के नीचे कोयले का धीमी गति से विघटन लगातार होता रहता है, जिसके दौरान मीथेन का निर्माण होता है।
तेल कुएं। तेल में इस गैस की मात्रा बहुत अधिक है।
ज्वालामुखी. संभवतः, मीथेन का निर्माण वहां इस तथ्य के कारण भी हुआ है कि प्रागैतिहासिक कार्बनिक पदार्थ सक्रिय रूप से विघटित हो रहे हैं।
महासागर। पानी के अंदर गहरी दरारें हैं जिनसे मीथेन का रिसाव हो सकता है।
जंगल जल रहा है.
उद्योग। इन उद्यमों की स्पष्ट गतिविधि के बावजूद, कुल द्रव्यमान में उत्सर्जन का उनका हिस्सा नगण्य है।

उपरोक्त सभी उदाहरण स्पष्ट रूप से इस तथ्य की पुष्टि करते हैं कि मीथेन लगातार वायुमंडल में था, इसकी उपस्थिति सक्रिय मानव गतिविधि की शुरुआत से जुड़ी नहीं है। इसीलिए किसी ग्रह पर मीथेन की मौजूदगी इस बात का संकेत है कि उस पर जीवन हो सकता है या वह कभी वहां था।

हालाँकि, इस गैस की "प्राकृतिकता" का मतलब यह नहीं है कि यह हमें कोई नुकसान नहीं पहुँचाती है। इसके वाष्प, विशेष रूप से उच्च सांद्रता पर, मानव मृत्यु का कारण बनने में काफी सक्षम हैं। खनन उद्योग के विकास के शुरुआती चरणों में, मीथेन के साथ खनिकों में विस्फोट या गंभीर विषाक्तता अक्सर दर्ज की गई थी। मीडिया में आ रही जानकारी के अनुसार, ये घटनाएँ आधुनिक दुनिया में भी घटित होती हैं। मीथेन विषाक्तता की संभावना को कम करने के लिए, इसके पहले संकेत पर, कमरे में हवा के पेशेवर विश्लेषण के लिए आदेश देना आवश्यक है, जिसकी मदद से एकाग्रता का सटीक निर्धारण करना संभव होगा।

आधुनिक दुनिया में मीथेन

आधुनिक दुनिया में गैस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

आंतरिक दहन इंजन अक्सर मीथेन पर चलते हैं।
गैस से एंटीसेप्टिक्स और नींद की गोलियों सहित कई दवाओं का उत्पादन संभव हो जाता है।
मीथेन फॉर्मेल्डिहाइड और मेथनॉल का आधार है, जिससे उर्वरक और कई अन्य पदार्थ बनाए जाते हैं।
मीथेन के बिना अग्निशामक यंत्र और विलायक बनाना असंभव है।
हाइड्रोसायनिक एसिड सिर्फ एक जहर नहीं है, इसके व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग भी हैं, और इसकी उत्पादन प्रक्रिया मीथेन और अमोनिया मिश्रण के ऑक्सीकरण पर आधारित है।

मीथेन और मानव शरीर के लिए इसका खतरा

मीथेन का ख़तरा निम्नलिखित कारकों में निहित है:

विस्फोट का खतरा. इसी गुण के कारण इसे "विस्फोटक गैस" नाम दिया गया। मीथेन का संचय, सबसे छोटी चिंगारी - यह सब एक विनाशकारी विस्फोट का कारण बन सकता है। इसीलिए उन स्थानों पर जहां इस गैस का संचय या उत्सर्जन दर्ज किया गया है, आपको धूम्रपान नहीं करना चाहिए या खुली लौ स्रोतों का उपयोग नहीं करना चाहिए। लेकिन कभी-कभी ये सुरक्षा उपाय भी पर्याप्त नहीं होते, गैस इंसानों की जान लेती रहती है।
हम पहले ही उस गुण का उल्लेख कर चुके हैं जिसके अनुसार खदानों में मीथेन जमा हो सकती है। यह मुख्य रूप से बड़ी चट्टान परतों के बीच रिक्त स्थानों में पाया जाता है, साथ ही खनन प्रक्रिया के दौरान खनिकों द्वारा बनाए गए रिक्त स्थानों में भी पाया जाता है। खनन जितना अधिक सक्रिय होगा, मीथेन उत्सर्जन उतना ही तीव्र होगा, और इसलिए इस गैस से सबसे अधिक बार खदान श्रमिकों की मृत्यु होती है।
विस्फोट ही एकमात्र खतरा नहीं है; मीथेन गंभीर विषाक्तता का कारण भी बन सकता है। इसकी बड़ी मात्रा में साँस लेने से रक्त में ऑक्सीजन की कमी हो जाती है, कानों में "घंटी" बजती है, और सिर "कच्चा लोहा" जैसा महसूस होता है। एकाग्रता बढ़ने से दिल तेजी से धड़कने लगता है, व्यक्ति सामान्य कमजोरी महसूस करता है, मतली से पीड़ित होता है और त्वचा लाल हो सकती है। सबसे गंभीर परिणाम बेहोशी, पीलापन, आक्षेप और यहां तक कि मृत्यु भी हैं।
दुर्भाग्यवश, अपने शुद्ध रूप में मीथेन में कोई गंध नहीं होती है और इसलिए इसका पता लगाना मुश्किल होता है। जिस "मीथेन" सुगंध को हम सूंघ सकते हैं वह विशेष सुगंधों का परिणाम है जो इसके उपयोग को सुरक्षित और अधिक नियंत्रित बनाती है।
बेशक, खदानों में मीथेन में कोई सुगंध नहीं मिलाई जाती है। प्राचीन काल से ही लोग हवा में इसकी मौजूदगी का पता लगाने के लिए विशेष तरीकों का इस्तेमाल करते रहे हैं। उदाहरण के लिए, पहले खनिक अपने साथ एक कैनरी ले गए। यदि पक्षी गाना बंद कर दे या मर भी जाए, तो तत्काल खुद को वध से हटा लेना आवश्यक है।
पिछली शताब्दी के 50 के दशक में, उन्होंने विशेष उपकरणों का उपयोग करना शुरू किया जिससे वायु मिश्रण में मीथेन के प्रतिशत को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव हो गया। हालाँकि, अनुभवी श्रमिकों ने कहा कि कैनरी नए-नए उपकरणों से भी बेहतर तरीका है। बेशक, आधुनिक उपकरण अधिक संवेदनशील और कॉम्पैक्ट होते हैं; कभी-कभी उन्हें लैंप की तरह सीधे खनिकों के हेलमेट में लगाया जाता है। खदानों में स्थिर सेंसर भी लगाए गए हैं, जो लगातार विशेषज्ञों तक जानकारी पहुंचाते हैं। खतरनाक वृद्धि के कारण तत्काल बिजली कटौती और कर्मचारियों को बाहर निकालना पड़ता है। आजकल, विशेष प्रतिष्ठानों का भी उपयोग किया जाता है जो शुरुआती चरणों में कोयले की धूल के विस्फोट को स्थानीयकृत कर सकते हैं। कार्य शिफ्ट शुरू होने से पहले, खदान में मीथेन की मात्रा को बेहद सुरक्षित स्तर तक कम कर दिया जाता है।

इससे पता चलता है कि इंसानों के लिए मीथेन का खतरा एक साथ दो तरफ से आता है। विस्फोट करने की प्रवृत्ति, जहरीला प्रभाव, गंध और रंग की अनुपस्थिति - यह सब "विस्फोटक गैस" को अविश्वसनीय रूप से खतरनाक बनाता है। इसके सबसे खराब पक्षों का सामना न करने के लिए, पहले से ही एक पर्यावरणीय मूल्यांकन का आदेश देना उचित है जो हवा में मीथेन एकाग्रता के स्तर को निर्धारित कर सकता है।

मीथेन के आणविक, संरचनात्मक और इलेक्ट्रॉनिक सूत्र को बटलरोव के कार्बनिक पदार्थों की संरचना के सिद्धांत के आधार पर संकलित किया गया है। इससे पहले कि हम ऐसे सूत्र लिखना शुरू करें, आइए इस हाइड्रोकार्बन के संक्षिप्त विवरण से शुरुआत करें।

मीथेन की विशेषताएं

यह पदार्थ विस्फोटक होता है, इसे "दलदल" गैस भी कहा जाता है। इस संतृप्त हाइड्रोकार्बन की विशिष्ट गंध सभी को ज्ञात है। दहन प्रक्रिया के दौरान इसमें कोई भी रासायनिक घटक नहीं बचता है जिसका मानव शरीर पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। ग्रीनहाउस प्रभाव के निर्माण में मीथेन एक सक्रिय भागीदार है।

भौतिक गुण

अल्केन्स की समजात श्रृंखला के पहले प्रतिनिधि की खोज वैज्ञानिकों ने टाइटन और मंगल के वातावरण में की थी। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि मीथेन जीवित जीवों के अस्तित्व से जुड़ा है, इन ग्रहों पर जीवन के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना सामने आई है। शनि, बृहस्पति, नेप्च्यून और यूरेनस पर, मीथेन अकार्बनिक मूल के पदार्थों के रासायनिक प्रसंस्करण के उत्पाद के रूप में दिखाई दिया। हमारे ग्रह की सतह पर इसकी सामग्री नगण्य है।

सामान्य विशेषताएँ

मीथेन का कोई रंग नहीं है, यह हवा से लगभग दोगुना हल्का है, और पानी में खराब घुलनशील है। प्राकृतिक गैस की संरचना में इसकी मात्रा 98 प्रतिशत तक पहुँच जाती है। इसमें 30 से 90 प्रतिशत तक मीथेन होती है। काफी हद तक मीथेन जैविक मूल का है।

खुरदुरी शाकाहारी बकरियां और गायें अपने पेट में बैक्टीरिया संसाधित करते समय काफी मात्रा में मीथेन उत्सर्जित करती हैं। अल्केन्स की सजातीय श्रृंखला के महत्वपूर्ण स्रोतों में, हम दलदल, दीमक, प्राकृतिक गैस के निस्पंदन और पौधों के प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पर प्रकाश डालते हैं। यदि किसी ग्रह पर मीथेन के निशान पाए जाते हैं, तो हम उस पर जैविक जीवन के अस्तित्व के बारे में बात कर सकते हैं।

प्राप्ति के तरीके

मीथेन का विस्तारित संरचनात्मक सूत्र पुष्टि करता है कि इसके अणु में केवल संकर बादलों द्वारा निर्मित संतृप्त एकल बंधन होते हैं। इस हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विकल्पों में से, हम ठोस क्षार के साथ सोडियम एसीटेट के संलयन के साथ-साथ पानी के साथ एल्यूमीनियम कार्बाइड की बातचीत पर ध्यान देते हैं।

मीथेन नीली लौ के साथ जलती है, जिससे प्रति घन मीटर लगभग 39 एमजे उत्सर्जित होता है। यह पदार्थ हवा के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाता है। सबसे खतरनाक मीथेन है, जो पहाड़ी खदानों में खनिज भंडार के भूमिगत खनन के दौरान निकलती है। कोयला तैयार करने और ब्रिकेट कारखानों के साथ-साथ छँटाई संयंत्रों में मीथेन विस्फोट का खतरा अधिक होता है।

शारीरिक क्रिया

यदि हवा में मीथेन का प्रतिशत 5 से 16 प्रतिशत के बीच है, तो ऑक्सीजन के संपर्क में आने से मीथेन प्रज्वलित हो सकती है। यदि मिश्रण में इस रसायन की मात्रा काफी बढ़ जाए तो विस्फोट की संभावना बढ़ जाती है।

यदि हवा में इस एल्केन की सांद्रता 43 प्रतिशत हो तो इससे दम घुटने लगता है।

विस्फोट के दौरान प्रसार गति 500 से 700 मीटर प्रति सेकंड होती है। मीथेन के ताप स्रोत के संपर्क में आने के बाद, एल्केन के प्रज्वलन की प्रक्रिया कुछ देरी से होती है।

यह इस संपत्ति पर है कि विस्फोट-प्रूफ विद्युत उपकरण और सुरक्षा विस्फोटक घटकों का उत्पादन आधारित है।

चूंकि मीथेन सबसे अधिक तापीय रूप से स्थिर है, इसलिए इसका व्यापक रूप से औद्योगिक और घरेलू ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है, और रासायनिक संश्लेषण के लिए एक मूल्यवान कच्चे माल के रूप में भी इसका उपयोग किया जाता है। ट्राई-एथिलमीथेन का संरचनात्मक सूत्र हाइड्रोकार्बन के इस वर्ग के प्रतिनिधियों की संरचनात्मक विशेषताओं को दर्शाता है।

पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने पर क्लोरीन के साथ इसकी रासायनिक बातचीत के दौरान, कई प्रतिक्रिया उत्पादों का निर्माण संभव है। प्रारंभिक पदार्थ की मात्रा के आधार पर, प्रतिस्थापन के दौरान क्लोरोमेथेन, क्लोरोफॉर्म या कार्बन टेट्राक्लोराइड प्राप्त करना संभव है।

मीथेन के अधूरे दहन की स्थिति में कालिख बनती है। उत्प्रेरक ऑक्सीकरण की स्थिति में, फॉर्मेल्डिहाइड बनता है। सल्फर के साथ अंतःक्रिया का अंतिम उत्पाद कार्बन डाइसल्फ़ाइड है।

मीथेन की संरचना की विशेषताएं

इसका संरचनात्मक सूत्र क्या है? मीथेन एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन है जिसका सामान्य सूत्र C n H 2n+2 है। आइए हम अणु के निर्माण की विशेषताओं पर विचार करें ताकि यह समझाया जा सके कि संरचनात्मक सूत्र कैसे बनता है।

मीथेन में एक कार्बन परमाणु और चार हाइड्रोजन परमाणु एक सहसंयोजक ध्रुवीय रासायनिक बंधन द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। आइए हम कार्बन परमाणु की संरचना के आधार पर संरचनात्मक सूत्रों की व्याख्या करें।

संकरण का प्रकार

मीथेन की स्थानिक संरचना की विशेषता चतुष्फलकीय संरचना है। चूँकि कार्बन के बाहरी स्तर पर चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, जब परमाणु को गर्म किया जाता है, तो एक इलेक्ट्रॉन दूसरे s कक्षक से p में परिवर्तित हो जाता है। परिणामस्वरूप, कार्बन के अंतिम ऊर्जा स्तर पर चार अयुग्मित ("मुक्त") इलेक्ट्रॉन होते हैं। मीथेन का पूर्ण संरचनात्मक सूत्र चार संकर बादलों के निर्माण पर आधारित है, जो 109 डिग्री 28 मिनट के कोण पर अंतरिक्ष में उन्मुख होते हैं, जिससे एक टेट्राहेड्रोन संरचना बनती है। इसके बाद, हाइब्रिड बादलों के शीर्ष हाइड्रोजन परमाणुओं के गैर-हाइब्रिड बादलों के साथ ओवरलैप होते हैं।

मीथेन का पूर्ण और संक्षिप्त संरचनात्मक सूत्र पूरी तरह से बटलरोव के सिद्धांत से मेल खाता है। कार्बन और हाइड्रोजन के बीच एक सरल (एकल) बंधन बनता है, इसलिए अतिरिक्त प्रतिक्रियाएं इस रासायनिक पदार्थ के लिए विशिष्ट नहीं हैं।

अंतिम संरचनात्मक सूत्र नीचे प्रस्तुत किया गया है। मीथेन संतृप्त हाइड्रोकार्बन के वर्ग का पहला प्रतिनिधि है; इसमें संतृप्त अल्केन के विशिष्ट गुण हैं। मीथेन का संरचनात्मक और इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस कार्बनिक पदार्थ में कार्बन परमाणु के संकरण के प्रकार की पुष्टि करता है।

एक स्कूल रसायन शास्त्र पाठ्यक्रम से

हाइड्रोकार्बन का यह वर्ग, जिसका प्रतिनिधि "दलदल गैस" है, का अध्ययन हाई स्कूल में 10वीं कक्षा के पाठ्यक्रम में किया जाता है। उदाहरण के लिए, बच्चों को निम्नलिखित कार्य दिया जाता है: "मीथेन के संरचनात्मक सूत्र लिखें।" यह समझना आवश्यक है कि इस पदार्थ के लिए बटलरोव के सिद्धांत के अनुसार केवल एक विस्तृत संरचनात्मक विन्यास का वर्णन किया जा सकता है।

इसका संक्षिप्त सूत्र आणविक के साथ मेल खाएगा, जिसे CH4 के रूप में लिखा जाएगा। नए संघीय शैक्षिक मानकों के अनुसार, जो रूसी शिक्षा के पुनर्गठन के संबंध में पेश किए गए थे, बुनियादी रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में कार्बनिक पदार्थों के वर्गों की विशेषताओं से संबंधित सभी मुद्दों की समीक्षा की जाती है।

औद्योगिक संश्लेषण

मीथेन के आधार पर, एसिटिलीन जैसे महत्वपूर्ण रासायनिक घटक के लिए औद्योगिक प्रक्रियाएं विकसित की गई हैं। थर्मल और इलेक्ट्रिकल क्रैकिंग का आधार ठीक इसका संरचनात्मक सूत्र था। अमोनिया के साथ उत्प्रेरक ऑक्सीकरण के दौरान मीथेन हाइड्रोसायनिक एसिड बनाता है।

इस कार्बनिक पदार्थ का उपयोग संश्लेषण गैस का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। जल वाष्प के साथ बातचीत करने पर, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का मिश्रण प्राप्त होता है, जो संतृप्त कार्बोनिल यौगिकों के उत्पादन के लिए कच्चा माल है।

नाइट्रिक एसिड के साथ अंतःक्रिया का विशेष महत्व है, जिसके परिणामस्वरूप नाइट्रोमेथेन बनता है।

ऑटोमोबाइल ईंधन के रूप में अनुप्रयोग

हाइड्रोकार्बन के प्राकृतिक स्रोतों की कमी के साथ-साथ कच्चे माल के आधार की कमी के कारण, ईंधन प्राप्त करने के लिए नए (वैकल्पिक) स्रोतों की खोज से संबंधित मुद्दा विशेष प्रासंगिक है। इनमें से एक विकल्प वह है जिसमें मीथेन होता है।

गैसोलीन ईंधन और अल्केन्स के वर्ग के पहले प्रतिनिधि के बीच घनत्व में अंतर को ध्यान में रखते हुए, ऑटोमोबाइल इंजनों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में इसके उपयोग की कुछ विशेषताएं हैं। भारी मात्रा में मीथेन के परिवहन की आवश्यकता से बचने के लिए, इसका घनत्व संपीड़न (लगभग 250 वायुमंडल के दबाव पर) द्वारा बढ़ाया जाता है। मीथेन को कारों में लगे सिलेंडरों में तरल अवस्था में संग्रहित किया जाता है।

वातावरण पर प्रभाव

यह पहले ही ऊपर चर्चा की जा चुकी है कि मीथेन का ग्रीनहाउस प्रभाव पर प्रभाव पड़ता है। यदि जलवायु पर कार्बन मोनोऑक्साइड (4) के प्रभाव की डिग्री को पारंपरिक रूप से एक माना जाए, तो इसमें "दलदल गैस" का हिस्सा 23 इकाई है। पिछली दो शताब्दियों में, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी के वायुमंडल में मीथेन की मात्रात्मक सामग्री में वृद्धि देखी है।

वर्तमान में, CH4 की अनुमानित मात्रा 1.8 पीपीएम अनुमानित है। इस तथ्य के बावजूद कि यह आंकड़ा कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति से 200 गुना कम है, वैज्ञानिकों के बीच ग्रह द्वारा उत्सर्जित गर्मी को बनाए रखने के संभावित जोखिम के बारे में बातचीत चल रही है।

"दलदल गैस" के उत्कृष्ट कैलोरी मान के कारण, इसका उपयोग न केवल रासायनिक संश्लेषण के लिए फीडस्टॉक के रूप में किया जाता है, बल्कि ऊर्जा स्रोत के रूप में भी किया जाता है।

उदाहरण के लिए, निजी घरों और देश के कॉटेज में व्यक्तिगत हीटिंग सिस्टम के लिए डिज़ाइन किए गए विभिन्न प्रकार के गैस बॉयलर और वॉटर हीटर मीथेन पर काम करते हैं।

यह स्वायत्त हीटिंग विकल्प घर के मालिकों के लिए बहुत फायदेमंद है और केंद्रीकृत हीटिंग सिस्टम पर व्यवस्थित रूप से होने वाली दुर्घटनाओं से जुड़ा नहीं है। इस प्रकार के ईंधन पर चलने वाले गैस बॉयलर के लिए धन्यवाद, दो मंजिला झोपड़ी को पूरी तरह से गर्म करने के लिए 15-20 मिनट पर्याप्त हैं।

निष्कर्ष

मीथेन, जिसके संरचनात्मक और आणविक सूत्र ऊपर दिए गए थे, ऊर्जा का एक प्राकृतिक स्रोत है। इस तथ्य के कारण कि इसमें केवल एक कार्बन परमाणु और हाइड्रोजन परमाणु शामिल हैं, पर्यावरणविद् इस संतृप्त हाइड्रोकार्बन की पर्यावरणीय सुरक्षा को पहचानते हैं।

मानक परिस्थितियों (हवा का तापमान 20 डिग्री सेल्सियस, दबाव 101325 Pa) के तहत यह पदार्थ गैसीय, गैर विषैला, पानी में अघुलनशील है।

जब हवा का तापमान -161 डिग्री तक गिर जाता है, तो मीथेन संपीड़ित होता है, जिसका व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है।

मीथेन मानव स्वास्थ्य को प्रभावित करता है। यह कोई जहरीला पदार्थ नहीं है, बल्कि दम घोंटने वाली गैस मानी जाती है। वायुमंडल में इस रसायन की सामग्री के लिए अधिकतम मानक (अधिकतम सांद्रता सीमा) भी हैं।

उदाहरण के लिए, खदानों में काम करने की अनुमति केवल उन्हीं मामलों में दी जाती है, जहां इसकी मात्रा 300 मिलीग्राम प्रति घन मीटर से अधिक न हो। इस कार्बनिक पदार्थ की संरचनात्मक विशेषताओं का विश्लेषण करके, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इसके रासायनिक और भौतिक गुण संतृप्त (संतृप्त) हाइड्रोकार्बन के वर्ग के अन्य सभी प्रतिनिधियों के समान हैं।

हमने मीथेन के संरचनात्मक सूत्रों और स्थानिक संरचना का विश्लेषण किया। जो "दलदल गैस" शुरू करता है उसका सामान्य आणविक सूत्र C n H 2n+2 होता है।

मीथेन के रासायनिक गुण सभी में निहित गुणों से भिन्न नहीं हैं। स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में, मीथेन का अध्ययन पहले कार्बनिक पदार्थों में से एक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह अल्केन्स के सबसे सरल प्रतिनिधियों में से एक है।

मीथेन फार्मूला और इसके उत्पादन के तरीके

वायुमंडल में मीथेन बड़ी मात्रा में पाई जाती है। हम हवा में इस गैस की मौजूदगी पर ध्यान नहीं देते, क्योंकि यह हमारे शरीर पर किसी भी तरह का प्रभाव नहीं डालती, लेकिन कैनरी मीथेन के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं।

एक बार तो उन्होंने खनिकों को भूमिगत होने में भी मदद की थी। जब मीथेन का प्रतिशत बदला तो पक्षियों ने गाना बंद कर दिया। यह उस व्यक्ति के लिए एक संकेत के रूप में कार्य करता था कि वह बहुत गहराई तक उतर गया है और उसे ऊपर चढ़ने की आवश्यकता है।

मीथेन का निर्माण जीवित जीवों के अवशेषों के टूटने के परिणामस्वरूप होता है।यह कोई संयोग नहीं है कि मीथेन का अंग्रेजी से अनुवाद दलदल गैस के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह दलदली जलाशयों और कोयला खदानों में पाया जा सकता है।

कृषि क्षेत्र में गैस का मुख्य स्रोत मवेशी हैं। हाँ, वे अन्य अपशिष्ट उत्पादों के साथ-साथ शरीर से मीथेन को भी हटा देते हैं। वैसे, ग्रह पर मवेशियों की संख्या में वृद्धि से ओजोन परत का विनाश हो सकता है, क्योंकि मीथेन और ऑक्सीजन एक विस्फोटक मिश्रण बनाते हैं।

मीथेन का उत्पादन औद्योगिक रूप से कार्बन और हाइड्रोजन को गर्म करके या जल गैस को संश्लेषित करके किया जा सकता है; सभी प्रतिक्रियाएं उत्प्रेरक की उपस्थिति में होती हैं, जो अक्सर निकल होती हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, एक संपूर्ण मीथेन निष्कर्षण प्रणाली विकसित की गई है; यह प्राकृतिक कोयले से 80% तक गैस निकालने में सक्षम है।आज, विश्व मीथेन भंडार विशेषज्ञों द्वारा 260 ट्रिलियन क्यूबिक मीटर अनुमानित है! यहां तक कि प्राकृतिक गैस के भंडार भी काफी कम हैं।

प्रयोगशाला में एल्युमीनियम कार्बाइड (कार्बन के साथ एल्युमीनियम का एक अकार्बनिक यौगिक) और पानी पर प्रतिक्रिया करके मीथेन का उत्पादन किया जाता है। इसके अलावा, जो सोडियम एसीटेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसे खाद्य योज्य E262 के रूप में जाना जाता है, का भी उपयोग किया जाता है।

मीथेन के भौतिक गुण

विशेषता:

रंगहीन गैस, गंधहीन।
विस्फोटक.
पानी में अघुलनशील।
क्वथनांक: -162 डिग्री सेल्सियस, हिमांक: -183 डिग्री सेल्सियस।
दाढ़ द्रव्यमान: 16.044 ग्राम/मोल।
घनत्व: 0.656 किग्रा/वर्ग मीटर।

मीथेन के रासायनिक गुण

रासायनिक गुणों के बारे में बोलते हुए, हम उन प्रतिक्रियाओं पर प्रकाश डालते हैं जिनमें मीथेन प्रवेश करती है। वे सूत्र सहित नीचे दिये गये हैं।

मीथेन दहन

सभी कार्बनिक पदार्थों की तरह मीथेन भी जलती है। आप देख सकते हैं कि दहन के दौरान एक नीली लौ बनती है।

सीएच 4 + 2ओ 2 → सीओ 2 + 2एच 2 ओ

इस प्रतिक्रिया को दहन या पूर्ण ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया कहा जाता है।

प्रतिस्थापन

मीथेन हैलोजन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। ये मेंडेलीव की आवर्त सारणी में समूह 17 के रासायनिक तत्व हैं। इनमें शामिल हैं: फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन और एस्टैटिन। हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया को प्रतिस्थापन या हैलोजनीकरण प्रतिक्रिया कहा जाता है। यह प्रतिक्रिया प्रकाश की उपस्थिति में ही होती है।

क्लोरीनीकरण और ब्रोमिनेशन

यदि क्लोरीन का उपयोग हैलोजन के रूप में किया जाता है, तो प्रतिक्रिया को क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया कहा जाएगा। यदि हैलोजन ब्रोमीन है, तो ब्रोमीन, इत्यादि।

सीएच 4 + सीएल 2 → सीएच 3 सीएल + एचसीएल

सीएच 4 + बीआर 2 → सीएच 3 बीआर + एचबीआर

क्लोरीनीकरण. निचले अल्केन्स पूरी तरह से क्लोरीनेट कर सकते हैं।

सीएच 4 + सीएल 2 → सीएच 3 सीएल + एचसीएल

सीएच 3 सीएल + सीएल 2 → सीएच 2 सीएल 2 + एचसीएल

सीएच 2 सीएल 2 + सीएल 2 → सीएच सीएल 3 + एचसीएल

सीएचसीएल 3 + सीएल 2 → सीएल 4 + एचसीएल

इसी तरह, मीथेन पूरी तरह से ब्रोमिनेशन प्रतिक्रिया से गुजर सकता है।

सीएच 4 + बीआर 2 → सीएच 3 बीआर + एच ब्र

सीएच 3 बीआर + बीआर 2 → सीएच 2 बीआर 2 + एचबीआर

सीएच 2 बीआर 2 + बीआर 2 → सीएचबीआर 3 + एचबीआर

सीएचबीआर 3 + बीआर 2 → सीबीआर 4 + एचबीआर

आयोडीन के साथ ऐसी कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है, लेकिन फ्लोरीन के साथ, इसके विपरीत, यह तीव्र विस्फोट के साथ होता है।

सड़न

इस हाइड्रोकार्बन की विशेषता अपघटन प्रतिक्रिया भी है। पूर्ण अपघटन:

सीएच 4 → सी + 2एच₂

और अधूरा अपघटन:

2सीएच 4 → सी 2 एच 2 + 3एच 2

अम्ल के साथ प्रतिक्रिया

मीथेन सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया को सल्फोनेशन कहा जाता है और यह मामूली ताप पर होता है।

2सीएच 4 + एच 2 एसओ 4 → सीएच 3 एसओ 3 एच + एच 2 ओ

ऑक्सीकरण

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सीएच 4 को पूरी तरह से ऑक्सीकरण किया जा सकता है, लेकिन ऑक्सीजन की कमी के साथ, अधूरा ऑक्सीकरण संभव है।

2CH 4 + 3O 2 → 2CO + 4H 2 O

सीएच 4 + ओ 2 → सी + 2एच 2 ओ

अन्य बातों के अलावा, इस गैस की विशेषता उत्प्रेरक ऑक्सीकरण है। यह उत्प्रेरक की उपस्थिति में होता है। पदार्थ के मोलों के विभिन्न अनुपातों पर, विभिन्न अंतिम प्रतिक्रिया उत्पाद प्राप्त होते हैं। मुख्य रूप से:

अल्कोहल: 2CH 4 + O 2 → 2CO 3 OH
एल्डिहाइड: सीएच 4 + ओ 2 → एचएसओएन + एच 2 ओ
: 2CH 4 + 3O 2 → 2НСООН + 2Н 2 O

अभिक्रिया 1500°C के तापमान पर होती है। इस प्रतिक्रिया को क्रैकिंग-थर्मल अपघटन भी कहा जाता है।

मीथेन नाइट्रेशन

एक नाइट्रेशन प्रतिक्रिया या कोनोवलोव प्रतिक्रिया भी है, जिसका नाम उस वैज्ञानिक के नाम पर रखा गया है जिसने साबित किया कि पतला नाइट्रिक एसिड संतृप्त हाइड्रोकार्बन के साथ कार्य करता है। प्रतिक्रिया उत्पादों को नाइट्रो यौगिक कहा जाता है।

सीएच 4 + एचएनओ 3 → सीएच 3 नंबर 2 + एच 2 ओ

प्रतिक्रिया 140-150°C के तापमान पर की जाती है।

मीथेन डिहाइड्रोजनीकरण

इसके अलावा, मीथेन को डिहाइड्रोजनीकरण (अपघटन) प्रतिक्रिया की विशेषता है - इस मामले में हाइड्रोजन परमाणुओं का पृथक्करण और एसिटिलीन का उत्पादन।

2सीएच 4 → सी 2 एच 2 + 3एच 2

मीथेन का अनुप्रयोग

मीथेन, अन्य संतृप्त हाइड्रोकार्बन की तरह, रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग गैसोलीन, विमानन और डीजल ईंधन के उत्पादन में किया जाता है।

उद्यमों में विभिन्न जैविक कच्चे माल के उत्पादन के लिए आधार के रूप में उपयोग किया जाता है। मीथेन का उपयोग दवा और कॉस्मेटोलॉजी में भी व्यापक रूप से किया जाता है।

मीथेन का उपयोग सिंथेटिक रबर, पेंट और टायर बनाने में किया जाता है।

एथलीट कम समय में तेजी से वजन बढ़ाने के लिए तथाकथित तरल मीथेन का उपयोग करते हैं।

और जब मीथेन को क्लोरीनीकृत किया जाता है, तो एक पदार्थ बनता है जिसे बाद में सतहों को कम करने या नेल पॉलिश रिमूवर में एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। कुछ समय के लिए, मीथेन और क्लोरीन की परस्पर क्रिया के उत्पाद का उपयोग एनेस्थीसिया के रूप में किया जाता था।