Methan CH4
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Farbloses Gas
Vorkommen
Erdgas, Grubengas, bei Fäulnisprozessen
(Sumpfgas, Darmgas), Reisfelder |
Molmasse
16,043 g/mol
AGW
keine Angaben
Dichte
0,7175 g/l (Gas, 0 °C, 1013 hPa)
(Methan : Luft = 0,56)
Schmelzpunkt
-182,47 °C
Siedepunkt
-161,48 °C
Wasserlöslichkeit
Konz. bei 25 °C 0,0277g/l
Explosionsgrenzen
4,4 - 17 Vol.-% (Luft)
Zündpunkt
+595 °C |
Piktogramme
GHS 02
GHS 04
Gefahr |
Gefahrenklassen
+ Kategorie
Entzündbare Gase 1
Gase unter Druck, verdicht.
Gas |
HP-Sätze
(siehe Hinweis)
H 220,
280
P 210,
377, 280.3,
381, 410+403
Entsorgung
besondere Hinweise |
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Dt. Bezeichnung |
Engl. Bezeichnung |
| CAS
74-82-8 |
Methan |
Methane |
| Bemerkung
für Schulen: Im Laborhandel sind Druckgasdosen mit dem reinen Gas
erhältlich. Bei einem Erdgasanschluss kann das Gas unter Beachtung
der Sicherheitsvorkehrungen entnommen werden. Dieses Gas ist jedoch mit
Ethan und anderen Komponenten verunreinigt. |
Eigenschaften
Methan ist der einfachste
Vertreter der Kohlenwasserstoffe und der
erste Vertreter in der homologen Reihe der Alkane.
Es ist in Aceton und Wasser nur wenig löslich, in Benzol, Diethylether
und Ethylalkohol ist es gut löslich. Das farb- und geruchlose Gas
verbrennt unter geringer Rußbildung zu Kohlenstoffdioxid
und Wasser.
CH4
+ 2 O2 -----> CO2 +
2 H2O DHR
= -802 kJ/mol
Film
erhältlich auf >DVD
Methan-Luft-Gemische
sind explosiv. Derartige Gemische verursachen in Steinkohlebergwerken zusammen
mit dem Kohlestaub oft die sogenannten "schlagenden Wetter". In höheren
Konzentrationen wirkt Methangas betäubend und erstickend.
Weiterführende Infos zum Molekülbau
Hybridorbitalmodell
beim Methan nach Linus Pauling |
Herstellung
Im Labor ist Methan aus
Aluminiumcarbid und Wasser zugänglich:
Al4C3
+ 12 H2O -----> 4 Al(OH)3
+ 3 CH4
Oder man erhält
es durch starkes Erhitzen eines Gemisches von Natriumacetat und Natriumhydroxid:
CH3-COONa
+ NaOH -----> Na2CO3 + CH4
In der Technik kann es
durch eine Reinigung von Erdgas gewonnen werden (Methananteil bis zu 90%).
Es entsteht aber auch in großen Mengen bei der Erdöldestillation
und bei der Fischer-Tropsch-Synthese:
CO + 3 H2
-----> CH4 + H2O DHR
= -206 kJ/mol
Hierbei wird Synthesegas
(ein Gemisch aus Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff)
in einem Kontaktofen mit einem Cobaltkatalysator zu Erdölfraktionen
umgesetzt, woraus das Methan abdestilliert werden kann.
Bei der bakteriellen
Zersetzung organischer Stoffe wie Gras, Stalldung, Jauche und Klärschlamm
entsteht vorwiegend Methan. Methanbakterien bauen die Abfallstoffe in einer
biochemischen Reaktion zu Methan (60%), Kohlenstoffdioxid (35%), Stickstoff,
Wasserstoff und Schwefelwasserstoff um. Eine Kuh produziert pro Tag etwa
10 - 20 kg Mist, daraus können 1-2 Kubikmeter Biogas
hergestellt werden. Die Biomasse, die eine Kuh in einem Jahr erzeugt, entspricht
der Energie von 300 Liter Heizöl. Biogas lässt sich auch aus
Pflanzenabfällen gewinnen. Der so gewonnene Biogas-Treibstoff ist
umweltfreundlich, es werden bei der Verbrennung nur die Mengen an Treibhausgasen
erzeugt, die sonst ebenfalls beim Verrotten der Pflanzen entstehen würden.
Fermenter einer Biogasanlage
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Im Fermenter wird Methangas
und Kohlenstoffdioxid
durch Vergärung
aus Bioabfall produziert.
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Biogas-Tankstelle
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Nach einer Aufbereitung
erhält man ein brennbares Gasgemisch mit einem Methangehalt von mehr
als 97%.
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Verwendung
Methan dient zum Heizen
und als Treibstoff zum Betrieb von Gasmotoren. Es ist ein wichtiger Rohstoff
für Synthesen in der chemischen Industrie:
-
zur Synthesegaserzeugung
(CH4 + H2O ---900 °C/Kat.---> CO + 3 H2),
das Synthesegas wird für die Ammoniaksynthese
oder zur Herstellung von Methanol benötigt
-
zur Herstellung von Ethin
(Pyrolyse bei 1400 °C im Lichtbogen):
2 CH4 ---1400
°C/H2O-Dampf---> C2H2 + 3 H2
-
zur Herstellung von Halogenalkanen,
z.B. Dichlormethan (CH2Cl2) in einer Chlorierung:
H4 + Cl2
---> CH2Cl2 + 2 HCl
-
zur Gewinnung von Blausäure
(HCN):
2CH4 + 2NH3
+ Luft (3O2) ---Pt.-Kat.---> 2 HCN + 6 H2O
-
zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff
(CS2):
CH4 + 4 S
---700 °C/Al2O3---> CS2 + 2
H2S
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