CH4 là gì? Tính chất, ứng dụng của CH4 trong đời sống

CH4 là gì? CH4 hay còn gọi với cái tên Metan, chất này chắc đã không còn là cái tên xa lạ đối với tất cả mọi người. Thế nhưng, bạn có biết khái niệm, tính chất của chất này chưa? Nó có ứng dụng vô cùng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt của chúng ta đó. Hãy cùng Trang tài liệu tìm hiểu về chất này nhé!

Metan (CH4) là gì?

Đây là một hidrocacbon nằm trong dãy akan – dãy đồng đẳng. Là thành phần chính của dầu mỏ, tồn tại trong tự nhiên khá nhiều: trong bùn ao, trong dầu mỡ, trong khí đầm lầy, trong hầm biogas,.. là hidrocacbon đơn giản nhất có công thức CH4

Khái niệm: Khí metan (methane) hay còn có tên gọi khác là khí bùn ao, có công thức hóa học là CH4 trong hóa học.

Tính chất vật lý của Metan

Metan (CH4) mang những tính chất vật lý sau đây: 

• Metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị, ít tan trong nước.
• Tỉ khối của metan với không khí là dCH4/kk = 16/29.
• Đây là một khí rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa có màu xanh.
• CH4 hóa lỏng khi ở -162°C, còn hóa rắn ở -183°C.
• Điểm bốc cháy: 537 °C.
• Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m3
• Metan không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.
• CH4 không có tính dẫn điện.

Tính chất hoá học của Metan

Tác dụng với oxi

Khi cho khí metan tác dụng với oxi tạo ra khí cacbonic và nước, đây còn gọi là phản ứng cháy.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Tác dụng với clo

Khí metan thế clo tạo ra metyl clorua trong điều kiện có ánh sáng

CH₄ + Cl₂  → CH₃Cl + HCl (khí)

Nếu tiếp tục cho phản ứng với clo, kết quả thu được là metyl halogic và axit halogenic.

CH₃Cl + CL₂  → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂CL₂ +  Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Đây là phản ứng với nhiều giai đoạn, người ta thường gọi là phản ứng thế halogen

Phản ứng phân huỷ

Ở nhiệt độ trên 1000 độ C, metan có thể bị phân hủy

CH₄ →  C + 2H₂

Metan tác dụng với Cl₂ khi bị đun nóng hoặc phản ứng với Flo ở điều kiện thường cho ra muội than và khí axit

CH₄ + 2Cl₂ → C + 4HCl

Điều chế khí Metan như thế nào?

Để điều chế metan có rất nhiều cách, nhưng chủ yếu sử dụng một số phương pháp sau:

• Sử dụng nhôm cacbua:

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí).

Có thể thay thế nước cho HCl: Al₄C₃ + 12HCl → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí)

• Cho phản ứng với vôi tôi xút có sự xúc tác CaO ở nhiệt độ cao:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

• Phản ứng trực tiếp, dùng niken làm chất xúc tác:

C + 2H₂ → CH₄

• Sử dụng khí CO:

CO + 3H₂  → H₂O + CH₄

• Điều chế metan từ đường glucose:

C₆H₁₂O₅ →  3CO₂ + 3CH₄

• Điều chế từ khí tự nhiên
• Cho phản ứng cracking ankan có từ 3C trở lên:

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

Ứng dụng của Metan

Trong làm nhiên liệu

Với khả năng sinh nhiệt cao, metan được xem là một nhiên liệu quan trọng trong sản xuất điện năng, giúp cung cấp sưởi ấm hay nhiên liệu ô tô. Metan sinh ra ít CO2 hơn so với than đá khi đốt cháy.

• Được sử dụng làm nhiên liệu cho các lò nướng, nhà cửa hay máy nước nóng, lò nung,… với cơ chế đốt cháy oxy để sinh ra nhiệt
• Dùng làm nhiên liệu cho động cơ oto hay ở dạng nén hoặc hóa lỏng. Trước đó, khí metan than đã từng được ứng dụng trong các động cơ đốt trong nhưng đòi hỏi độ tinh khiết hoặc khí metan cần được làm sạch tốt nên phải thường xuyên bảo dưỡng và lắp đặt các bộ lọc phụ.
• Đóng vai trò quan trọng trong việc phát điện khi đốt nó như một nhiên liệu trong tubin khí. Trong nhà máy nhiệt điện: dùng khí metan làm nhiên liệu phối hợp với than cho ra hiệu qua tốt đồng thời giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường.
• Ngoài ra, ở nhiều nơi, metan còn được xem là khí thiên nhiên sử dụng trong sưởi ấm và nấu ăn

Trong Công nghiệp

• Là nguyên liệu quan trọng để sản xuất hydro methanol hay axit axetic cùng anhydrit axetic
• Dùng để điều chế axetilen và anhehit axetic