Какие химические свойства аммиака используют при получении продуктов

метана | Определение, свойства, использование и факты

Метан , бесцветный газ без запаха, который часто встречается в природе и является продуктом определенной деятельности человека. Метан - простейший член парафинового ряда углеводородов и один из самых сильных парниковых газов. Его химическая формула - CH ₄ .

Британская викторина

Ветер и воздух: факт или вымысел?

Муссонные ветры встречаются в нескольких регионах мира.

Химические свойства метана

Метан легче воздуха, его удельный вес составляет 0,554. Он слабо растворяется в воде. Легко горит на воздухе, образуя углекислый газ и водяной пар; пламя бледное, слегка яркое и очень горячее. Точка кипения метана составляет -162 ° C (-259,6 ° F), а точка плавления -182,5 ° C (-296,5 ° F). Метан в целом очень стабилен, но смеси метана и воздуха с содержанием метана от 5 до 14 процентов по объему взрывоопасны.Взрывы таких смесей часто случаются на угольных шахтах и ​​угольных шахтах и ​​являются причиной многих аварий на шахтах.

Тетраэдрическая структура метана (CH ₄ ) объясняется в теории VSEPR (валентная оболочка-электронная пара отталкивания) молекулярной формы, предполагая, что четыре пары связывающих электронов (представленные серые облака) занимают позиции, минимизирующие их взаимное отталкивание.

Источники метана

В природе метан образуется в результате анаэробного бактериального разложения растительных веществ под водой (где его иногда называют болотным газом или болотным газом). Водно-болотные угодья являются основным естественным источником производимого таким образом метана. Другие важные природные источники метана включают термитов (в результате процессов пищеварения), вулканы, жерла на дне океана и отложения гидрата метана, которые встречаются вдоль окраин континентов и под антарктическими льдами и арктической вечной мерзлотой.Метан также является основным компонентом природного газа, который содержит от 50 до 90 процентов метана (в зависимости от источника) и встречается как компонент горючего газа (горючего газа) вдоль угольных пластов.

Тетраэдрическая геометрия метана: (A) модель стержня и шарика и (B) диаграмма, показывающая валентные углы и расстояния. (Простые связи обозначают связи в плоскости изображения; клин и пунктирные связи обозначают связи, направленные к зрителю и от него, соответственно.)

Производство и сжигание природного газа и угля являются основными антропогенными (связанными с деятельностью человека) источниками метана. Такие виды деятельности, как добыча и обработка природного газа и деструктивная перегонка битуминозного угля при производстве угольного и коксового газа, приводят к выбросу значительных количеств метана в атмосферу. Другая деятельность человека, связанная с производством метана, включает сжигание биомассы, животноводство и управление отходами (где бактерии производят метан, разлагая отстой в очистных сооружениях и разлагающийся материал на свалках).

Использование метана

Метан - важный источник водорода и некоторых органических химикатов. Метан реагирует с паром при высоких температурах с образованием окиси углерода и водорода; последний используется при производстве аммиака для удобрений и взрывчатых веществ. Другие ценные химические вещества, полученные из метана, включают метанол, хлороформ, четыреххлористый углерод и нитрометан. При неполном сгорании метана образуется технический углерод, который широко используется в качестве армирующего агента в резине, используемой для автомобильных шин.

Роль как парниковый газ

Метан, который производится и выбрасывается в атмосферу, поглощается стоками метана, которые включают почву и процесс окисления метана в тропосфере (нижний уровень атмосферы). Большая часть метана, производимого естественным путем, компенсируется его поглощением в естественных стоках. Однако антропогенное производство метана может вызвать более быстрое увеличение концентраций метана, чем они компенсируются поглотителями. С 2007 года концентрация метана в атмосфере Земли увеличилась в 6 раз.8–10 частей на миллиард (ppb) в год. К 2020 году содержание метана в атмосфере достигло 1873,5 частей на миллиард, что примерно в два-три раза выше, чем доиндустриальные уровни, которые колебались на уровне 600-700 частей на миллиард.

Повышенная концентрация метана в атмосфере способствует парниковому эффекту, в результате чего парниковые газы (особенно углекислый газ, метан и водяной пар) поглощают инфракрасное излучение (чистую тепловую энергию) и повторно излучают его обратно на поверхность Земли, потенциально задерживая тепло и производя существенные изменения климата.Повышенное содержание метана в атмосфере также косвенно увеличивает парниковый эффект. Например, при окислении метана гидроксильные радикалы (OH ^-) удаляют метан, вступая в реакцию с ним с образованием диоксида углерода и водяного пара, а по мере увеличения концентрации атмосферного метана концентрация гидроксильных радикалов уменьшается, что эффективно продлевает срок службы метана в атмосфере. .

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• глобальное потепление: метан

  Метан (CH ₄ ) - второй по значимости парниковый газ. CH ₄ более мощный, чем CO ₂ , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше.Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH ₄ , поэтому больше…

• парниковый газ: метан

  Метан (CH ₄ ) - второй по значимости парниковый газ.CH ₄ более мощный, чем CO ₂ , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше. Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH ₄ , поэтому больше…

• Климат: Климат и жизнь

  … пар, двуокись углерода, окись углерода, метан, озон, двуокись азота, азотная кислота, аммиак и ионы аммония, закись азота, двуокись серы, сероводород, карбонилсульфид, диметилсульфид и сложный набор неметановых углеводородов.Из них…

химическое соединение | Определение, примеры и типы

Химическое соединение , любое вещество, состоящее из идентичных молекул, состоящих из атомов двух или более химических элементов.

Метан, в котором четыре атома водорода связаны с одним атомом углерода, является примером основного химического соединения. На структуру химических соединений влияют сложные факторы, такие как валентные углы и длина связи.

Британская викторина

Подводки к химии

Какой электрический заряд у электрона?

Вся материя Вселенной состоит из атомов более чем 100 различных химических элементов, которые встречаются как в чистом виде, так и в сочетании в химических соединениях.Образец любого данного чистого элемента состоит только из атомов, характерных для этого элемента, и атомы каждого элемента уникальны. Например, атомы углерода отличаются от атомов железа, которые, в свою очередь, отличаются от атомов золота. Каждый элемент обозначается уникальным символом, состоящим из одной, двух или трех букв, возникающих либо из текущего имени элемента, либо из его исходного (часто латинского) имени. Например, символы углерода, водорода и кислорода - это просто C, H и O соответственно.Символ железа - Fe, от оригинального латинского названия ferrum . Фундаментальный принцип химической науки состоит в том, что атомы различных элементов могут объединяться друг с другом с образованием химических соединений. Например, метан, который образован из элементов углерода и водорода в соотношении четыре атома водорода на каждый атом углерода, как известно, содержит отдельные молекулы CH ₄ . Формула соединения - например, CH ₄ - указывает типы присутствующих атомов, с нижними индексами, представляющими относительное количество атомов (хотя цифра 1 никогда не записывается).

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Один атом кислорода содержит шесть электронов в своей внешней оболочке, которая может содержать в общей сложности восемь электронов. Когда два атома водорода связаны с атомом кислорода, внешняя электронная оболочка кислорода заполняется.

• Исследуйте магнитоподобную ионную связь, образующуюся при передаче электронов от одного атома к другому

  Ионы - атомы с положительным или отрицательным суммарным зарядом - связываются вместе, образуя ионные соединения.

  Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи
• Посмотрите, как работают молекулярные связи, когда два атома водорода присоединяются к атому серы, образуя сероводород

  Молекулярные соединения образуются, когда молекулы, такие как молекулы метана или вода, соединяются вместе, разделяя электроны.

  Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Вода, которая представляет собой химическое соединение водорода и кислорода в соотношении два атома водорода на каждый атом кислорода, содержит молекулы H ₂ O.Хлорид натрия - это химическое соединение, образованное из натрия (Na) и хлора (Cl) в соотношении 1: 1. Хотя формула хлорида натрия - NaCl, соединение не содержит реальных молекул NaCl. Скорее, он содержит равное количество ионов натрия с положительным зарядом (Na ⁺ ) и ионов хлора с отрицательным зарядом (Cl ^- ). ( См. Ниже Тенденции в химических свойствах элементов для обсуждения процесса превращения незаряженных атомов в ионы [i.е., виды с положительным или отрицательным суммарным зарядом].) Упомянутые выше вещества представляют два основных типа химических соединений: молекулярные (ковалентные) и ионные. Метан и вода состоят из молекул; то есть они являются молекулярными соединениями. С другой стороны, хлорид натрия содержит ионы; это ионное соединение.

Атомы различных химических элементов можно сравнить с буквами алфавита: так же, как буквы алфавита объединяются, образуя тысячи слов, атомы элементов могут объединяться различными способами, образуя бесчисленное множество соединений. .На самом деле известны миллионы химических соединений, и многие миллионы возможны, но еще не открыты или синтезированы. Большинство веществ, встречающихся в природе, таких как древесина, почва и камни, представляют собой смеси химических соединений. Эти вещества могут быть разделены на составляющие их соединения физическими методами, которые не изменяют способ агрегирования атомов в соединениях. Соединения можно разделить на составные элементы путем химических изменений.Химическое изменение (то есть химическая реакция) - это изменение, при котором организация атомов изменяется. Примером химической реакции является горение метана в присутствии молекулярного кислорода (O ₂ ) с образованием диоксида углерода (CO ₂ ) и воды. CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O В этой реакции, которая является примером реакции горения, происходят изменения в том, как атомы углерода, водорода и кислорода связаны друг с другом. в соединениях.

Химические соединения обладают поразительным набором характеристик. При обычных температурах и давлениях некоторые из них являются твердыми телами, некоторые - жидкостями, а некоторые - газами. Цвета различных составных частей совпадают с цветами радуги. Некоторые соединения очень токсичны для человека, тогда как другие необходимы для жизни. Замена только одного атома в соединении может быть причиной изменения цвета, запаха или токсичности вещества.Чтобы понять это огромное разнообразие, были разработаны системы классификации. В приведенном выше примере соединения классифицируются как молекулярные или ионные. Соединения также подразделяются на органические и неорганические. Органические соединения ( см. Ниже Органические соединения), названные так потому, что многие из них были первоначально изолированы от живых организмов, обычно содержат цепи или кольца атомов углерода. Из-за огромного разнообразия способов связывания углерода и других элементов существует более девяти миллионов органических соединений.Соединения, которые не считаются органическими, называются неорганическими соединениями ( см. Ниже Неорганические соединения).

Ртуть (химический символ: Hg) - единственный металлический элемент, который является жидким при комнатной температуре.

В рамках широкой классификации органических и неорганических веществ существует множество подклассов, в основном основанных на конкретных элементах или группах присутствующих элементов. Например, среди неорганических соединений оксиды содержат ионы O ^2- или атомы кислорода, гидриды содержат ионы H ^- или атомы водорода, сульфиды содержат ионы S ^2- и т. Д.Подклассы органических соединений включают спирты (содержащие группу OH), карбоновые кислоты (характеризующиеся группой COOH), амины (содержащие группу NH ₂ ) и так далее.

Различные способности различных атомов объединяться с образованием соединений лучше всего можно понять с помощью периодической таблицы. Периодическая таблица Менделеева была первоначально построена для представления закономерностей, наблюдаемых в химических свойствах элементов ( см. химическая связь). Другими словами, по мере развития науки химии было замечено, что элементы можно сгруппировать в соответствии с их химической реакционной способностью.Элементы с подобными свойствами перечислены в вертикальных столбцах периодической таблицы и называются группами. По мере раскрытия деталей атомной структуры стало ясно, что положение элемента в периодической таблице коррелирует с расположением электронов, которыми обладают атомы этого элемента ( см. Атом ). В частности, было замечено, что электроны, которые определяют химическое поведение атома, находятся в его внешней оболочке. Такие электроны называются валентными электронами.

Периодическая таблица элементов.

Например, атомы элементов в группе 1 периодической таблицы все имеют один валентный электрон, атомы элементов в группе 2 имеют два валентных электрона, и так далее, до группы 18 , элементы которого содержат восемь валентных электронов. Самое простое и самое важное правило для предсказания того, как атомы образуют соединения, заключается в том, что атомы имеют тенденцию объединяться таким образом, чтобы они могли либо опустошить свою валентную оболочку, либо завершить ее (т.е., заполните его), в большинстве случаев всего с восемью электронами. Элементы в левой части таблицы Менделеева имеют тенденцию терять свои валентные электроны в химических реакциях. Натрий (в Группе 1), например, имеет тенденцию терять свой одинокий валентный электрон с образованием иона с зарядом +1. Каждый атом натрия имеет 11 электронов ( e ^- ), каждый с зарядом -1, чтобы просто сбалансировать заряд +11 на его ядре. Потеря одного электрона оставляет у него 10 отрицательных зарядов и 11 положительных зарядов, что дает суммарный заряд +1: Na → Na ⁺ + e ^-.Калий, расположенный непосредственно под натрием в Группе 1, также образует в своих реакциях +1 ион (K ⁺ ), как и остальные члены Группы 1: рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Атомы элементов в правом конце периодической таблицы имеют тенденцию вступать в реакции, так что они получают (или разделяют) достаточно электронов, чтобы заполнить свою валентную оболочку. Например, кислород в группе 16 имеет шесть валентных электронов и, следовательно, нуждается в двух дополнительных электронах для завершения своей внешней оболочки. Кислород достигает этого за счет реакции с элементами, которые могут терять или делиться электронами.Атом кислорода, например, может реагировать с атомом магния (Mg) (в Группе 2), принимая два валентных электрона магния, образуя ионы Mg ²⁺ и O ²⁻. (Когда нейтральный атом магния теряет два электрона, он образует ион Mg ²⁺ , а когда нейтральный атом кислорода получает два электрона, он образует ион O ^2-.) Получающийся в результате Mg ²⁺ и O ^2- затем объединяют в соотношении 1: 1 с получением ионного соединения MgO (оксид магния). (Хотя составной оксид магния содержит заряженные частицы, у него нет чистого заряда, поскольку он содержит равное количество ионов Mg ²⁺ и O ^2-.) Аналогичным образом кислород реагирует с кальцием (чуть ниже магния в группе 2) с образованием CaO (оксид кальция). Кислород аналогичным образом реагирует с бериллием (Be), стронцием (Sr), барием (Ba) и радием (Ra), остальными элементами группы 2. Ключевым моментом является то, что, поскольку все элементы в данной группе имеют одинаковое количество валентных электронов, они образуют аналогичные соединения.

Химические элементы можно классифицировать по-разному. Наиболее фундаментальное разделение элементов - на металлы, которые составляют большинство элементов, и неметаллы.Типичные физические свойства металлов - это блестящий внешний вид, пластичность (способность растираться в тонкий лист), пластичность (способность вытягиваться в проволоку), а также эффективная тепло- и электропроводность. Самым важным химическим свойством металлов является тенденция отдавать электроны с образованием положительных ионов. Например, медь (Cu) - типичный металл. Он блестящий, но легко тускнеет; это отличный проводник электричества и обычно используется для электрических проводов; и из него легко превращаться в изделия различной формы, такие как трубы для систем водоснабжения.Медь содержится во многих ионных соединениях в форме иона Cu ⁺ или Cu ²⁺ .

Металлические элементы находятся на левой стороне и в центре таблицы Менделеева. Металлы групп 1 и 2 называются типичными металлами; те, что находятся в центре периодической таблицы, называются переходными металлами. Лантаноиды и актиноиды, показанные под периодической таблицей, представляют собой особые классы переходных металлов.

Металлы, неметаллы и металлоиды представлены в различных частях периодической таблицы Менделеева.

Неметаллы, которых относительно мало, находятся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, за исключением водорода, единственного неметаллического члена группы 1. Физические свойства, характерные для металлы в неметаллах отсутствуют. В химических реакциях с металлами неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательных ионов. Неметаллические элементы также реагируют с другими неметаллами, в этом случае образуя молекулярные соединения. Хлор - типичный неметалл.При обычных температурах элементарный хлор содержит молекулы Cl ₂ и реагирует с другими неметаллами с образованием таких молекул, как HCl, CCl ₄ и PCl ₃ . Хлор реагирует с металлами с образованием ионных соединений, содержащих ионы Cl ^- .

Разделение элементов на металлы и неметаллы является приблизительным. Некоторые элементы вдоль разделительной линии проявляют как металлические, так и неметаллические свойства и называются металлоидами или полуметаллами.

Смотрите также

• 
  Продукты содержащие окситоцин
• 
  Какие продукты повышают глазное давление
• 
  Продукты содержащие глютен таблица
• 
  Исследование продуктов на содержание крахмала 3 класс 1 часть
• 
  Какие продукты повышают белок в организме
• 
  Какой продукт у вас ассоциируется с детством
• 
  В каких продуктах содержатся дрожжи
• 
  Какие продукты вызывают лактацию
• 
  Какие продукты избавляют от запора
• 
  Какие продукты входят в жиры
• 
  В каких продуктах много крахмала