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Methan                                                                    CH4
 
  
  

farbloses Gas 

 F+  
hochentzündlich  

  
  
Vorkommen: im Erdgas, als Grubengas, bei Fäulnisprozessen (Sumpfgas, Darmgas), aus Reisfeldern

 RS-Sätze:  R 12  S 9, 16, 33 

MG: 16,043 g/mol  
Dichte:  
0,72 g/l (Methan : Luft = 0,558)  
Schmelztemperatur: -182,47 °C  
Siedetemperatur: -161,48 °C  
Wasserlöslichkeit:  
schwach löslich (bei 20 °C 35 ml/l)  
andere Löslichkeiten: organische 
Lösungsmittel (Alkohol, Ether, usw.)  
Explosionsgrenze: 
5 - 15 Vol.-% (Luft)
 
Eigenschaften:  
Methan ist der einfachste Vertreter der Kohlenwasserstoffe und der erste Vertreter in der homologen Reihe der Alkane. Das farb- und geruchlose Gas verbrennt unter geringer Rußbildung zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.  
  
CH4  +  2 O2  ----->  CO2  +  2 H2O  DHR = -802 kJ/mol 
  
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Methan-Luft-Gemische sind explosiv. Derartige Gemische verursachen in Steinkohlebergwerken zusammen mit dem Kohlestaub oft die sogenannten "schlagenden Wetter". In höheren Konzentrationen wirkt es betäubend und erstickend.
 
Weiterführende Infos zum Molekülbau: 
Hybridorbitalmodell beim Methan nach Linus Pauling
 
Herstellung:  
Im Labor ist es 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, welche 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. 
 
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Fermenter einer Biogasanlage und Biogas-Tankstelle
 
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--->  + 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
  
Bezeichnung nach IUPAC
engl. Bez. nach IUPAC
CAS-
Nummer
Methan
Methane
74-82-8
 
 
Copyright: T. Seilnacht