甲烷

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  甲烷汉语拼音:Jiawan;英语:Methane),烷烃同系列中最小的成员,分子式CH4。广泛存在于自然界。主要用作燃料和化工原料。天然气含甲烷60%~98%(体积),与石油伴生的油田气含甲烷31%~90%。煤层中的甲烷在煤矿坑道中聚集,是引起煤矿爆炸的根源;池沼中植物遗体在水下被厌氧细菌分解而产生含甲烷的气体,因此甲烷又称沼气;甲烷还是一些行星(如木星土星等)的大气的主要成分。1902年P.萨巴蒂埃J.B.桑代朗等金属催化剂使一氧化碳二氧化碳反应合成了甲烷,是从氧化物和氢合成一系列烃的开端。

  工业上甲烷的主要来源是天然气油田气石油裂化气焦炉气等。中国农村中广泛用牲畜粪便和农产品废料发酵生产沼气并用作燃料。

  甲烷为无色无臭的易燃气体;熔点-182℃,沸点-164℃,相对密度0.554,7 (0℃);在水中的溶解度很小,易溶于乙醇乙醚。甲烷能生成结晶的水合物,其组成与压力和温度有关,是甲烷分子与水分子以氢键相连的形成的包合物。甲烷在空气中燃烧,生成二氧化碳和水,并放出大量的热。空气中含甲烷5%~15.4%(体积)时,遇火或电火花能猛烈爆炸;空气中甲烷的含量过高,造成氧的含量远低于正常水平(如甲烷含量为43%时,氧的含量仅为12%),使人窒息。甲烷部分燃烧,或在高温和催化剂存在下与水蒸气作用,生成一氧化碳和氢的混合物——合成气,可以作为合成甲醇的原料;合成气继续与水蒸气作用,则生成二氧化碳和较多的氢,用氢氧化钠吸收二氧化碳后得到的氢气可以作为合成氨的原料。甲烷在高温下热解生成乙炔。甲烷在氨存在下部分氧化生成氢氰酸。甲烷在光照或加热下与氯作用,生成一氯甲烷,一氯甲烷继续氯化,生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。控制反应条件,可使某种氯化物为主要产物。甲烷在气相与硝酸作用,生成硝基甲烷。