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Home Chimica Organica

Metano

di Chimicamo
12 Febbraio 2023
in Chimica Organica, Chimica
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Metano - chimicamo

Metano - chimicamo

Il metano è il più semplice dagli alcani ovvero di quegli idrocarburi saturi che hanno formula generale CnH2n+2.

È costituito da un solo atomo di carbonio che è ibridato sp3 e ha formula CH4 e struttura tetraedrica con angoli di legame di 109.4°.

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Storia

Grandi studiosi come il chimico francese Antoine Lavoisier, il chimico inglese Joseph Priestley e lo scienziato statunitense Benjamin Franklin avevano osservato che in anse stagnanti di fiumi avvicinando una fiamma alla superficie si accendevano delle fiammelle azzurrine e avevano ritenuto che fosse imputabile a esalazioni di “aria infiammabile” di origine minerale.

Nel 1776 il chimico e fisico italiano Alessandro Volta nei pressi di un canneto presso l'isolino Partegora smuovendo il fondo con l‘aiuto di un bastone vide salire a galla delle bolle di gas che raccolse in una bottiglia. Scoprì che questo gas poteva essere incendiato e dedusse che il gas a cui diede il nome di gas delle paludi si formava nella decomposizione di sostanze animali e vegetali.

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Proprietà

A temperatura ambiente è un gas inodore e incolore, scarsamente solubile in acqua essendo apolare.

È un gas naturale formatosi nel corso di ere geologiche da resti di organismi rimasti sepolti sul fondo di mari e laghi.

Poiché il metano viene largamente usato come combustibile costituisce una importante valutazione il valore del suo potere calorifico ovvero la quantità di calore che viene rilasciata dalla combustione completa di 1 m3 di gas a 0°C e a pressione atmosferica.

Il potere calorifico inferiore del metano, ovvero il potere calorifico superiore diminuito del calore di condensazione del vapore acqueo durante la combustione è di 8570 kcal/m3

Sintesi

Stante l'abbondanza del gas naturale di cui il metano costituisce circa il 90% si preferisce attingere alle risorse naturali piuttosto che ottenerlo per via sintetica.

Può essere ottenuto attraverso:

  • La reazione di Sabatier in cui viene fatto reagire idrogeno con biossido di carbonio a una temperatura di circa 300°C e a elevata pressione in presenza di nichel che agisce da catalizzatore secondo la reazione esotermica:

CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

  • La metanazione del monossido di carbonio che avviene in presenza di catalizzatori quali rutenio, cobalto, nichel e ferro secondo la reazione esotermica:

CO + 3 H2 → CH4 + H2O

Reazioni

Il metano dà le seguenti reazioni:

  • combustione completa:

CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O

  • combustione incompleta:

2 CH4 + 3 O2 → 3 CO + 4 H2O

  • alogenazione per via radicalica

La reazione di sostituzione radicalica procede tramite una fase di iniziazione in cui tramite scissione omolitica dell'alogeno X2 che è catalizzata dalla luce si ottengono due atomi di alogeno particolarmente reattivi.

Nella fase di propagazione avviene la formazione di CH3·:

CH4 + X· → HX + CH3·

ADVERTISEMENTS

Il radicale CH3· reagisce con X2 per dare un alogenuro alchilico:

CH3· + X2 → X· + CH3X

La terminazione avviene con l'accoppiamento di due radicali:

X· + X· → X2

CH3· + CH3· → CH3CH3

CH3· + X· → CH3X

Razioni analoghe possono avvenire sul prodotto alogenato per dare alogenuri alchilici un cui sono presenti due, tre o quattro atomi di alogeno

  • con biossido di carbonio per dare monossido di carbonio e idrogeno:

 CH4 + CO2 → 2 CO + 2 H2

  • con ossigeno per dare monossido di carbonio e idrogeno:

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

  • con acqua per dare monossido di carbonio e idrogeno:

 CH4 + H2O → 2 CO + 3 H2

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Tags: alcanialogenazionecatalizzatoricobaltocombustioneferrogas naturalegeometria molecolareibridazionenichelreazione di Sabatierreazioni esotermicherutenio

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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