Introducing
Your new presentation assistant.
Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.
Trending searches
Morosanu Alexandru
Metanul este cel mai simplu compus organic, cu formula CH4, și primul reprezentant din clasa alcanilor, fiind astfel și cea mai simplă hidrocarbură aciclică saturată. Este componentul principal al gazelor naturale, fiind relativ răspândit în natură.
Molecula metanului are geometrie tetraedrică și este formată dintr-un atom central de carbon, legat de patru atomi de hidrogen prin legături covalente sigma. Este un gaz incolor și inodor, solubil în solvenți organici și insolubil în apă. Metanul este utilizat ca și combustibil dar este și un punct de plecare în sinteza organică, având unele căi de chimizare.
Metanul reacționeaza ușor cu clorul.
Din amestecul de derivați clorurați cu diferite grade de substitutie rezultat din reacția de clorurare a metanului, componenții sunt separați prin distilare. Sunt utilizați ca:
-agenți frigorifici ( CHCl );
-solvenți ( CCl );
-intermediari în sinteza organică.
Cea mai importantă metodă de clorurare a metanului este clorurarea termică. Reacțiile de clorurare sunt inițiate prin încălzirea reactanțiilor la temperaturi de 400-500 C.
CH4 + 2Cl2 = C + 4HCl
Un agent frigorific este o substanță folosită ca agent de lucru în instalații frigorifice sau pompe de căldură, ce suferă reversibil schimbări de fază de la gaz la lichid, transportând astfel căldura de la un mediu la altul.
Clorura de metil (CHCl) are un punct de fierbere de 10.6F (23.3C). De asemenea, are o căldură de vaporizare la punctul de fierbere (l atm) 177,8 Btu / lb. Acesta este un agent frigorific bun. Cu toate acestea, pentru că el va arde în anumite condiții în unele orașe nu permite utilizarea. Se lichefiază ușor și are o căldură latentă relativ mare. Nu provoacă coroziunea metalului, când este uscat.
Tetraclorura de carbon (cunoscut în chimia organică și sub numele de tetraclorometan) este un compus al carbonului cu clorul cu formula chimică CCl4. Tetraclorura de carbon nu este o sare deoarece ea nu este formata din ioni, ci din molecule covalente.
Tetraclorura de carbon este un lichid incolor, cu miros caracteristic, neinflamabil, volatil care prin piroliza genereaza fosgen. Actualmente este in general recunoscuta ca fiind deosebit de toxica, utilizarea sa fiind din ce in ce mai restransa ca solvent, agent de curatire, etc.
Clorura de metil (CH3Cl) sau monoclormetanul, denumit și R40, este un gaz incolor mai greu decât aerul cu un miros slab.
Este folosit în industria chimică ca un intermediar în sinteza organică, pentru tetrametil de plumb, siliconi, și producerea de cauciuc butilic, ca solvent sau agent de extragere pentru produsele sensibile la căldură precum și ca un agent frigorific.
Prin oxidarea metanului cu vapori de ap se obține gaz de sinteză:
CH4 + H2O ──Ni,600-900 C──> CO + 3H2
Gazul de sinteză obținut este folosit la scară industriala in diverse sinteze de alcooli, aldehide etc. Prin oxidarea parțială a metanului se obține, gazul de sinteză din care se pot fabrica:
-metanol;
-benzine sintetice.
Metanolul este un alcool care se sintetizează prin substituirea în molecula de metan a unui atom de hidrogen cu o grupare - OH (hidroxilică).
În industria chimică, metanolul servește ca materie primă sau ca furnizor de energie.
Recuperarea sa necesită utilizarea unor compuși de o puritate înaltă. Alcoolul poate fi folosit pe post de combustibil, fiind posibilă adăugarea sa la carburanții convenționali sau utilizarea de metanol pur, fără sulf. În celulele de combustie reprezintă un furnizor de hidrogen.
Benzinele sunt amestecuri de hidrocarburi care conţin 5 până la 10 uneori 12 atomi de carbon în moleculă.
Cantităţile cele mai mari de benzină se obţin prin prelucrarea petrolului. Se mai obţin prin piroliza cărbunilor (procedeul Fischer – Tropsch de fabricare a benzinelor sintetice), prin hidrogenarea catalitică a cărbunilor, prin extracţie cu solvenţi, prin gazeificarea cărbunilor la gaz de sinteză urmată de conversia catalitică la combustibil lichid.
Prin oxidare, metanul mai poate forma si negru de fum, conform reacției:
CH4 + O2 -> C + 2H2O
Randamentul de obținere a negrului de fum prin acest procedeu este foarte mic si nerentabil.
Astăzi se fabrică negrul de fum mult mai rentabil din produse petroliere, de exemplu la noi in țara la Pitești. Negrul de fum este utilizat în:
-prelucrarea cauciucului;
-obținerea cernelurilor tipografice, tușuri etc.
Când oxidarea metanului se face cu oxigen din aer, azotul existent rămâne necombinat, procesul constituind o importantă sursă de azot:
CH4 + aer (O2 + N2) -> CO2 + 2 H2O + N2
Cauciucul este un termen general care definește polimeri elastici din gumă, poate fi de origine naturală, sau cauciucul sintetic obținut din izopren, acesta din urmă este o formă mai pură omogenă și cheltuielile de obținere sunt mai reduse decât cele ale cauciucului natural. Utilizarea principală a cauciucului sintetic este pentru fabricarea anvelopelor, sau ca înlocuitor al cauciucului natural care se obține din latexul de rășină produs de arborele de cauciu.
Negrul de fum este numele unui pigment negru comun, produs în mod tradițional din carbonizarea materialelor organice, cum ar fi lemnul sau osul. Pare negru, deoarece reflectă foarte puțină lumină în partea vizibilă a spectrului, cu un albedo aproape de zero. Albedo-ul real variază în funcție de materialul sursă și de metoda de producție. Este cunoscut printr-o varietate de nume, fiecare dintre ele reflectând o metodă tradițională de producere a negrului de fum:
- Negrul de fildeș a fost produs în mod tradițional prin arderea fildeșului sau a oaselor (a se vedea osul ).
- Negrul de viță de vie a fost produs în mod tradițional prin arderea vițelor și tulpinilor de struguri desecate . În mod tradițional
- Negrul lămpii a fost produs prin colectarea funinginei de la lămpile cu ulei. Toate aceste tipuri de negru de fum au fost utilizate pe scară largă ca pigmenți de vopsea încă din preistorie.
La temperaturi de circa 3000, în arcul electric, are loc un alt tip de descompunere termică, care duce la hidrogen si acetilin.
Condiții : 1500°C
2CH4 - CH ≡ CH +3H2 (acetilena)
Obținerea acetilenei din metan este cea mai importantă cale de chimizare a metanului pentru că acetilena este punctul de plecare al multor sinteze organice care duc la produse finite importante:
-sudură
-fibre sintetice, mase plastice, cauciuc
Acetilena se folosește la sudura oxiacetilenică și la iluminat. Acetilena se păstrează sub presiune în tuburi de constructie specială, umplute cu o masa poroasă imbibată cu acetona sau dimetilformamidă.
Caldura necesară pentru sudare este obținută prin arderea acetilenei în oxigen.
Aparatul de sudură este format din:
-cap de sudură;
-generator de acetilenă sau butelie cu acetilenă;
-butelie de oxigen.
La sudarea oxiacetilenică se produc modificări structurale în zona sudurii și de aceea procedeul este folosit numai pentru construcții metalice secundare sau pentru construcții din elemente subțiri care nu pot fi sudate electric.
Acrilonitrilul este un nitril alifatic nesaturat cu formula chimică CH2=CH-CN. Masa molară a acrilonitrilului este de 53,03 grame/mol. Punctul de topire este de -82° Celsius, iar punctul de fierbere este de 78° Celsius.
HC≡CH + HCN -> H2C=CH-CN
Acrilonitrilul este folosit pentru obținerea poliacrilonitrilului(prin procesul de polimerizare), compus macromolecular ce se utilizează pentru obținerea fibrelor sintetice (melană), a cauciucului sintetic (pentru roțile autoturismelor), etc. Mai este folosit în sinteza organică drept agent de cianoetilare (în reacții cu alcooli, în special).
Prin amonooxidare (tratarea cu amoniac și oxigen, respectiv aer) din metan se fabrică acid cianhidric, din care se obține, pe lângă cianurile alcaline, diferite produse:
-fibre sintetice;
-cauciuc;
-stiplex;
Amonooxidarea este reacția metanului cu amoniac si aer, cu formare de acid cianhidric:
CH4 + NH3 + 3/2 O2 ─Pt,1000C──> HCN + 3 H2O
CH4 + ½ N + nX –> NH3 + C + HX
Prin piroliză,metanul poate deveni amoniac, cu ajutorul azotului și al unui halogen care va rezulta odată cu hidrogenul, carbonul va fi scos ca reziduu și astfel se va forma amoniac.