Metan
Metan (CH4) je ugljikovodik. Stranica povezuje sastav, kemijske veze i mjerljiva svojstva kako bi bilo jasno zašto se tvar ponaša na određeni način.
Osnovni podaci
Što točno govori formula
Jedna formulna jedinka CH4 sadrži 1 × ugljik (C), 4 × vodik (H). Zbroj relativnih atomskih masa daje molarnu masu približno 16.043 g/mol. Indeksi u formuli označuju broj atoma, a ne naboje ili oksidacijska stanja.
Maseni udjeli elemenata
Sastav se može čitati i po masi. Najveći doprinos u ovoj formulnoj jedinki daje ugljik (C, 74.9 %); udjeli ovise i o atomskim masama i o broju atoma u formuli.
| Elementi u formuli | # | % m/m |
|---|---|---|
| ugljik (C) | 1 | 74.9 % |
| vodik (H) | 4 | 25.1 % |
Građa i kemijske veze
Metan ima tetraedarsku geometriju s četiri ekvivalentne veze C–H. Molekula je simetrična i gotovo nepolarna pa među molekulama prevladavaju disperzijske sile. Slabe međumolekulske sile jedan su od razloga što je metan pri sobnoj temperaturi plin.
Pri tumačenju svojstava ne treba odvajati formulu od građe. Isti elementi uz drukčiji raspored mogu dati drugu tvar, a jednak broj atoma sam po sebi ne određuje geometriju, polarnost ni agregatno stanje. Model veza zato povezuje zapis formule s opaženim ponašanjem.
Prikaz građe i svojstava
Kemijsko ponašanje
Pri potpunom izgaranju vrijedi CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Uz nedostatak kisika mogu nastati ugljikov monoksid ili čađa pa se „izgaranje metana“ ne može opisati bez uvjeta dovoda kisika i miješanja.
Pri uporabi brojčanih podataka uvijek treba navesti uvjete. Gustoća, topljivost, tlak para i agregatno stanje mogu se mijenjati s temperaturom, tlakom ili sastavom otopine. Kemijska jednadžba prikazuje stehiometriju i zapis smjera, ali sama po sebi ne određuje brzinu ni mehanizam reakcije. Zato tabličnu vrijednost treba čitati zajedno s uvjetima, a jednadžbu s kemijskim modelom koji objašnjava opaženo ponašanje.
Gdje susrećemo tvar
- Metan je glavna sastavnica prirodnog plina i važno gorivo; iskoristivost ovisi o izgaranju i gubicima.
- Metan je također sirovina za proizvodnju vodika, sinteznog plina i drugih temeljnih kemikalija.
- Metan je snažan staklenički plin pa istjecanje u atmosferu ima drukčiji učinak od kontroliranog izgaranja.
Sigurnost i pravilan kontekst
Metan je vrlo zapaljiv i sa zrakom može tvoriti eksplozivne smjese. Nije jak kemijski otrov, ali pri visokim koncentracijama istiskuje kisik; zato treba nadzirati curenja i izvore paljenja.
Važna usporedba
Metan je nepolarni plin bez skupine –OH, a etanol polarna tekućina s vodikovim vezama. Jedna hidroksilna skupina snažno mijenja vrelište, topljivost i reaktivnost.
Srodna tvar: Etanol. Usporedba pomaže razlikovati sličnu formulu ili uporabu od stvarne molekulske odnosno ionske građe.