Metano
Metano
Estructura química.
Estructura tridimensional.
Nombre IUPAC
Metano
General
Otros nombres
Tetrahidruro de carbono Hidruro de metilo Gas del pantano
Fórmula molecular
CH4
Identificadores
Número CAS
74-82-8 74-82-81
SMILES[mostrar]
InChI[mostrar]
Propiedades físicas
Densidad
0.717 kg kg//m3; 0,000717 g/cm3
Masa molar
16,04 g/mol
Punto de fusión
90,6 K (-183 °C)
Punto de ebullición
111,55 K (-162 °C)
Termoquímica
Δf H gas
0
-74,87 k J/mol
S0gas, 1 bar
188 J·mol-1·K
Peligrosidad
Punto de
85,15 K (-188 °C)
inflamabilidad
NFPA 704
4 2 0
810,15 K (537 °C)
Temperatura de autoignición Frases R
R12
Límites de
5-15 %
explosividad Riesgos
Asfixia; en algunos casos inconsciencia,
Inhalación
ataque cardíaco o lesiones cerebrales. El compuesto se transporta como líquido
Piel
criogénico. Su exposición causará la congelación. NIST WebBook
Más información
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. [editar datos en Wikidata]
El metano (del griego methy vino, y el sufijo -ano)2 es el hidrocarburoalcano más sencillo, cuya fórmula química es CH 4. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro, inodoro e insoluble en agua. En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacciónanaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO 2 como aceptor final de electrones. El gas natural lo contiene en diversas proporciones según el yacimiento de donde es extraído, desde el 83% al 97%. El gas natural comercializado es mayoritariamente metano con algunos otro hidrocarburos añadidos en pequeña proporción, como propano, metano, butano y algo de nitrógeno.3 En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo. No obstante en las últimas décadas ha cobrado importancia la explotación comercial del gas metano de carbón, como fuente de energía. El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23.4 Esto significa que en una medida de tiempo de 100 años cada kg de CH 4 calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO 2, sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto invernadero. Índice [ocultar]
1Riesgos potenciales sobre la salud (seguridad)
2Reacciones 2.1Combustión o 2.2Reformación o 2.3Halogenación o 3Usos 3.1Combustible o 3.2Usos industriales o 4Fuentes 4.1Fuentes naturales o 4.2Fuentes alternativas o 5Metano en la atmósfera de la Tierra 5.1Emisiones de metano o 5.2Liberación repentina de los clatratos de metano o 5.3Emisión de metano desde turberas o 5.4Mecanismos de eliminación o 6El metano en Marte 7Fuentes de metano 8Propiedades 9Véase también 10Referencias 11Enlaces externos
Riesgos potenciales sobre la salud (seguridad) [editar ] El metano no es tóxico. Su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición. Es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano reacciona violentamente con agentes oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano también es asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19,5 % por desplazamiento. Las concentraciones a las cuales se forman las barreras explosivas o inflamables son mucho más pequeñas que las concentraciones en las que el riesgo de asfixia es significativo. Si hay estructuras construidas sobre o cerca de vertederos, el metano desprendido puede penetrar en el interior de los edificios y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano. Algunos edificios tienen sistemas por debajo de sus cimientos para capturar este gas y expulsarlo del edificio. Un ejemplo de este tipo de sistema se encuentra en el edificio Dakin, en Brisbane, California.
Reacciones[editar ] Las principales reacciones del metano son: combustión, reformación con vapor (steam reforming ) para dar gas de síntesis(syngas), y halogenación . En general, las reacciones del metano son difíciles de controlar. Por ejemplo, la oxidación parcial para llegar a metanol es difícil de conseguir; la reacción normalmente prosigue hasta dar dióxido de carbono y agua.
Combustión[editar ] En la combustión del metano hay involucrados una serie de pasos: Se cree que el metano reacciona en primer lugar con el oxígeno para formar formaldehído (HCHO o H 2CO). Acto seguido el formaldehído se descompone en el radical formil, que a continuación da dióxido de carbono e hidrógeno. Este proceso es conocido en su conjunto como pirólisis oxidativa. CH 4 + 2O
2 → CO 2 + 2H 2O
Siguiendo la pirolisis oxidativa, el H 2 se oxida formando H 2O, desprendiendo calor. Este proceso es muy rápido, siendo su duración habitual inferior a un milisegundo. 2H 2 + O 2 → 2H 2O
Finalmente el CO se oxida, formando CO 2 y liberando más calor. Este proceso generalmente es más lento que el resto de pasos, y requiere unos cuantos milisegundos para producirse.
Reformación[editar ] El enlace covalente carbono-hidrógeno se encuentra entre los más fuertes de todos los hidrocarburos, y por tanto su uso como materia prima es limitado. A pesar de la alta energía de activación necesaria para romper el enlace CH, el metano es todavía el principal material de partida para fabricar hidrógeno mediante reformación con vapor. La búsqueda de catalizadores que puedan facilitar la activación del enlace CH en el metano y otros alcanos ligeros es un área de investigación de gran importancia industrial.
Halogenación[editar ] El metano reacciona con los halógenos bajo las condiciones adecuadas. La reacción tiene lugar de la siguiente manera. CH 4 + X 2 → CH 3X + HX En donde X es un halógeno: flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) y a veces Yodo (I). El mecanismo de esta reacción es el de halogenación por radicales libres.
Usos[editar ] Combustible[editar ] Para más información del uso del metano como combustible, : gas natural .
El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor . Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de todos los hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que el metano, el más simple de los hidrocarburos , produce más cantidad de calor por unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas natural. En Colombia así como en otros países emergentes, el gas natural es empleado como combustible alterno por algunos vehículos de transporte.
Usos industriales[editar ] El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras
que las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire. Los gasoductos transportan grandes cantidades de gas natural, del que el metano es el principal componente. En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de hidrógeno, metanol, ácido acético, anhidro acético . Cuando se emplea para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se transforma primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, mediante reformación por vapor. En este proceso, el metano y el vapor de agua reaccionan con la ayuda de un catalizador de níquel a altas temperaturas (700 -1.100 °C). CH 4 + H 2O → CO + 3H 2
La proporción de monóxido de carbono frente al hidrógeno puede ser ajustada mediante la reacción de desplazamiento de gas de agua al valor deseado. CO + H 2O → CO 2 + H 2
Otros productos químicos menos importantes derivados del metano incluyen el acetileno obtenido haciendo pasar metano a través de un arco eléctrico, y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo, y tetracloruro de carbono), producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas . Sin embargo, el uso de estos productos está disminuyendo, el acetileno está siendo reemplazado por sustitutos más económicos y los clorometanos debido a motivos de salud y medioambientales.
Fuentes[editar ] Fuentes naturales[editar ] El 60 % de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas. La mayor fuente de metano, es su extracción de los depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural. Se encuentra asociado a otros hidrocarburos combustibles y a veces acompañado por helio y nitrógeno. El gas, especialmente el situado en formaciones poco profundas (baja presión), se forma por la descomposición anaeróbica de materia orgánica y el resto se cree que proviene de la lenta desgasificación de los materiales primordiales situados en las partes más profundas del planeta, tal como lo demuestra la presencia de hasta un 7 % helio en ciertos yacimientos de gas natural. En términos generales, los depósitos de gas se generan en sedimentos enterrados a mayor profundidad y m ás altas temperaturas que los que dan lugar al petróleo. También se puede extraer el metano de los depósitos de carbón (CMB son sus siglas en inglés) mediante la perforación de pozos en las capas de carbón, bombeando a continuación el agua de la veta para producir una despresurización lo que permite la desabsorción del metano y su subida por el pozo hasta la superficie. Con esta técnica
se produce el 7 % del gas natural de los Estados Unidos, si bien puede haber problemas medioambientales debido a la bajada del nivel de los acuíferos y a la presencia de contaminantes en el agua extraída. Los hidratos de metano o clatratos (combinaciones de hielo y metano en el fondo marino) son una futura fuente potencial de metano, si bien hasta ahora no existe ninguna explotación comercial de la misma. Los procesos en la digestión y defecación de animales (especialmente del ganado): 17 %. Las bacterias en plantaciones de arroz: 12 %. La digestión anaeróbica de la biomasa.[cita requerida ]
Fuentes alternativas[editar ] Además de los campos de gas natural una forma alternativa para obtener metano es mediante el biogás generado por la fermentación de materia orgánica que se encuentra en los estiércoles, en los lodos de las aguas residuales, en la basura doméstica, o en cualquier otra materia prima biodegradable, bajo condiciones anaeróbicas. El metano también se puede obtener industrialmente empleando como materias primas el hidrógeno (el cual se puede obtener mediante electrólisis) y el dióxido de carbono mediante el proceso Sabatier . CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2O.
Metano en la atmósfera de la Tierra [editar ]
Resultado de las observaciones de metano desde 1996 a 2005 que muestran el aumento del metano, las variaciones estacionales y la diferencia entre los hemisferios norte y sur.
El metano es un gas de efecto invernadero muy importante en la atmósfera de la Tierra con un potencial de calentamiento de 23 sobre un período de 100 años. Esto implica que la emisión de una tonelada de metano tendrá 23 veces el impacto de la emisión de una tonelada de dióxido de carbono durante los siguientes cien años. El metano tiene un gran efecto por un breve período (aproximadamente 10 años), mientras que el dióxido de carbono tiene un pequeño efecto por un período prolongado (sobre los 100
años). Debido a esta diferencia en el efecto y el periodo, el potencial de calentamiento global del metano en un plazo de 20 años es de 63. La concentración de metano en la atmósfera ha aumentado durante los últimos cinco mil años. La explicación más probable de este aumento continuado reside en las innovaciones asociadas al comienzo de la agricultura, sobre todo probablemente al desvío de los ríos para el riego del arroz.5 Hace unos siete mil años, en Oriente Próximo se descubrió la técnica del regadío y luego esta práctica se extendió hasta el sureste asiático y el sur de China, creando así humedales artificiales. En estos humedales, la vegetación crecía, moría, se descomponía y emitía metano.5 La concentración de metano se ha incrementado un 150 % desde 1750 y es responsable del 20 % del forzante radiativototal de todos los gases de efecto invernadero de larga vida y distribución global.6 La concentración media de metano en la superficie de la tierra el año 1998 era de 1,745 ppb.7 Su concentración es más alta en el hemisferio norte porque la mayoría de las fuentes (naturales y antropogénicas) son mayores en ese hemisferio. Las concentraciones varían estacionalmente con un mínimo a finales del verano. El metano se forma cerca de la superficie, y es transportado a la estratosfera por el aire ascendente de los trópicos. El aumento de metano en la atmósfera de la Tierra es controlado naturalmente (aunque la influencia humana puede interferir en esta regulación) por la reacción del metano con el radical hidroxilo, una molécula formada por la reacción del oxígeno con el agua. Al principio de la historia de la Tierra, aproximadamente hace 3.500 millones de años, había 1.000 veces más metano en la atmósfera que en la actualidad. El metano primordial fue liberado por la actividad volcánica. Fue durante esta época cuando apareció la vida en la Tierra. Entre las primeras formas de vida se encontraban bacterias metanógenas que mediante el hidrógeno y el dióxido de carbono generaban metano y agua. El oxígeno no fue un componente mayoritario de la atmósfera hasta que los organismos fotosintéticos aparecieron más tarde en la historia de la Tierra. Sin oxígeno al metano podía permanecer en la atmósfera más tiempo y además en otras concentraciones que en las actuales condiciones.
Emisiones de metano[editar ] Houweling y cols. (1999) dan los siguientes valores para las emisiones de metano (Tg/a: teragramos por año):7
Concentraciones medias de metano globales (NOAA). Emisiones de CH4 Origen Masa (Tg/año)
Porcentaje (%/año)
Total (%/año)
Emisiones naturales
Humedales (incl. arrozales)
225
83
37
Termitas
20
7
3
Océano
15
6
3
Hidratos
10
4
2
270
100
45
Total Natural
Emisiones antropogénicas
110
33
18
40
12
7
Ganadería de Rumiantes (bovinos)
115
35
19
Tratamiento de desechos
25
8
4
Combustión de Biomasa
40
12
7
330
100
55
30
5
5
510
88
85
40
7
7
580
100
97
~2.78 Tg/ppmm
+7.19 ppmm/a
Energía
Basureros
Total Antropogénico
Sumideros
Suelos
OH Troposférico
Pérdida estratosfèrica
Total sumideros
Emisiones - Sumideros
Desequilibrio (tendencia)
+20
Casi la mitad de la emisión total se debe a la actividad humana.6 Las plantas (p. ej. los bosques) han sido recientemente identificadas como una importante fuente de metano. Un artículo reciente ha calculado unas emisiones anuales de 62-236 millones de toneladas y que esta nueva fuente puede tener implicaciones importantes.89 Sin embargo, los autores también señalan que sus descubrimientos son preliminares respecto a la importancia exacta de esta emisión de metano.10 Las medidas a largo plazo del metano por la NOAA muestran que el aumento de metano en la atmósfera ha disminuido de manera drástica, después de casi
triplicarse desde la época preindustrial .11 Se cree que esta reducción se debe a la disminución de las emisiones industriales y a la sequía en las zonas de humedales.
Liberación repentina de los clatratos de metano[editar ] A altas presiones como las que existen en el fondo del océano, el metano forma un clatrato sólido con el agua, conocido como hidrato de metano. La cantidad de metano que se encuentra atrapada con esta forma en los sedimentos oceánicos es desconocida pero posiblemente sea muy grande, del orden del billón de toneladas. La hipótesis del «fusil de clatratos» es una teoría que sugiere que si el calentamiento global produce un aumento de la temperatura suficiente de estos depósitos, todo este metano se podría liberar repentinamente a la atmósfera. Debido a que el metano es veintitrés tres veces más potente (para el mismo peso, en un periodo de 100 años) que el dióxido de carbono como gas de efecto invernadero, amplificaría de manera inmensa el efecto invernadero, calentando la Tierra hasta niveles sin precedentes. Esta teoría serviría también para explicar la causa del rápido calentamiento global en el pasado lejano de la Tierra, como en el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno hace 55 millones de años.
Emisión de metano desde turberas [editar ] Aunque menos dramáticas que las de los clatratos, pero ya produciéndose, es un aumento en las emisiones de metano por parte de las turberas mientras el permafrost se funde. Aunque los registros del permafrost son limitados, en años recientes (1999 y 2001) se han batido los récords de deshielo en el permafrost en Alaska y Siberia. Las medidas recientes en Siberia también muestran que el metano liberado es cinco veces mayor que las estimaciones previas.12
Mecanismos de eliminación[editar ] El principal mecanismo de eliminación de metano de la atmósfera es mediante la reacción con el radical hidroxilo, el cual se forma por el bombardeo de los rayos cósmicos sobre las moléculas de vapor de agua. CH 4 + ·OH → ·CH 3 + H 2O Esta reacción en la troposfera da al metano una vida de 9,6 años. Dos sumideros más son el suelo (160 años de vida) y la pérdida estratosférica por la reacción con los elementos químicos ·OH, Cl y O (2 D) en la estratosfera (120 años vida), dando lugar a una vida neta de 8,4 años.7
El metano en Marte [editar ]
La presencia demostrada de metano en Marte constituye todavía un misterio y es un posible signo de vida en Marte. La variación estacional de este gas en la atmósfera marciana sugiere que hay una fuente activa de origen geológico o biológico. Syrtis Major es una de las regiones del planeta rojo donde se
origina el metano. El metano en Marte se descubrió en el año 2003 y aparece en la atmósfera marciana en una proporción de 10 partes por 1.000 millones dentro de una atmósfera que en un 95 % es de dióxido de carbono. La sonda europea Mars Express confirmó la presencia permanente de metano que dada la degradación fotoquímica que sufre, solo se puede explicar si hay una fuente renovable de este gas. El origen del metano marciano puede ser geológico (volcánico, aunque sin evidencias de volcanes superficiales) o biológico. En este segundo caso deberían ser microbios anaerobios que quizá podrían vivir bajo la superficie en una posible agua líquida. Según publicó la revista Science en enero de 2009, se han empleado detectores de infrarrojos desde telescopios terrestres y se ha podido observar la evolución del metano a lo largo de tres años marcianos (equivalentes a 7 años terrestres ) y se ha visto que el metano muestra variaciones en el tiempo y acumulación en ciertas regiones. Concretamente se ha visto que la fuente principal contenía 19.000 toneladas con una emisión por segundo de 600 gramos. La vida media del metano en Marte es muy corta, de cuatro años terrestres, y quizás lo degradan oxidantes presentes en el polvo flotante. Una hipótesis apunta a la presencia de microbios bajo el hielo marciano, donde la radiación podría producir hidrógeno a partir de agua líquida y el CO 2 proporcionar el carbono para producir finalmente metano. El rover marciano MSL, más conocido como "Curiosity", está equipado con sistemas para medir metano y determinar qué isótopo de carbono contiene. En caso de tratarse de carbono12, sería biológico.
Fuentes de metano [editar ] Los orígenes principales de metano son:
Descomposición de los residuos orgánicos por bacterias. Fuentes naturales (pantanos): 23 %. Extracción de combustibles fósiles: 20 % (el metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).
Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17 %. (Especialmente del ganado). Las bacterias en plantaciones de arroz: 12 %. Digestión anaeróbica de la biomasa. Materia viva vegetal: (Se ha descubierto que plantas y árboles emiten grandes cantidades de gas metano).
El 60 % de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas. La concentración de este gas en la atmósfera se ha incrementado de 0,8 a 1,7 ppm, pero se teme que lo haga mucho más a medida que se libere, al aumentar la temperatura de los océanos, el que se encuentra almacenado en el fondo del Ártico.
Propiedades[editar ]
Calorías por gramo: 12 kcal Calorías por g de CO 2: 4,5 kcal
Véase también[editar ]
Alcano Clatrato de metano Hidrocarburos Calentamiento global Anión molecular de metano
Referencias[editar ] 1. Volver arriba↑ Número CAS 2. Volver arriba↑ «Alcoholismo II». Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2015. 3. Volver arriba↑ Solé, Yolanda Calventus (1 de enero de 2006). Tecnología energética y medio ambiente. Univ. Politèc. de Catalunya. ISBN 9788483018484. Consultado el 15 de febrero de 2017. 4. Volver arriba↑ IPCC Third Assessment Report 5. ↑ Saltar a:a b William F. Ruddiman, Libro, Madrid, 2008, pag 121 6. ↑ Saltar a:a b «Technical summary». Climate Change 2001. United Nations Environment Programme. 7. ↑ Saltar a:a b c «Trace Gases: Current Observations, Trends, and Budgets». Climate Change 2001. United Nations Environment Programme. 8. Volver arriba↑ Nature, ed. (12 de enero de 2006). «Methane emissions from terrestrial plants under aerobic conditions». Consultado el 7 de septiembre de 2006. 9. Volver arriba↑ BBC, ed. (1 de enero de 2006). «Plants revealed as methane source». Consultado el 7 de septiembre de 2006. 10. Volver arriba↑ eurekalert.org, ed. (18 de enero de 2006). «Global warming - the blame is not with the plants». Consultado el 6 de septiembre de 2006.
11. Volver arriba↑ SCIENTISTS PINPOINT CAUSE OF SLOWING METHANE EMISSIONS 12. Volver arriba↑ BBC, ed. (2006 -- 09-07). «Methane bubbles climate trouble». Consultado el 7 de septiembre de 2006.
Enlaces externos [editar ]
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Metano. Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre metano. Instituto nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del metano.
El Metano Enviado por Rossy Carolina
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Introducción Metodología empleada El metano Fuentes de metano Datos sobre el metano Propiedades físicas Riesgos potenciales sobre la salud Reacciones del metano Usos Fuentes Referencias bibliográficas
Introducción En este trabajo analizamos el rezago tecnológico en Perú, en base a energía. El metano es un gas que se puede producir por medio de la descomposición. Nos enfocamos directamente hacia el cambio climático y los usos del metano. La mayor parte de este trabajo es acerca del metano. Como el titulo dice esto es un estudio d etallado y una recopilación de información acerca del metano.
Metodología empleada La metodología o la forma en que he obtenido la información para la realización de este trabajo, fue de tipo documental. En la investigación documental tratamos de obtener la mayor cantidad de información coherente y que nos sirviera. La obtuve a través de diversas fuentes, tales como: Internet, libros, enciclopedias y diccionarios.
El metano El metano se produce de forma natural por la descomposición de sustancias orgánicas en ambientes pobres en oxígeno. También se produce en el sistema digestivo de rumiantes y otros animales, en la explotación de combustibles fósiles, y en la quema de biomasa. Aproximadamente la mitad de la producción de metano proviene de los sembradíos de arroz, de la actividad animal, y de la acción de los termitas. Una cuarta parte proviene de tierras pantanosas y húmedas. Un 15% de la producción industrial de gas natural y carbón mineral. Los rellenos de basura y otras sustancias orgánicas en descomposición contribuyen con un 5% de las emisiones de metano.
A largo plazo, el metano es mucho más p reocupante como agente responsable del c alentamiento global, que el dióxido de carbono ya que tiene un potencial de calentamiento global 62 veces mayor que este último. El metano contribuye actualmente con el 15% del Calentamiento Global, excluido el efecto del vapor de agua. Se calcula que hacia fines del si glo XXI el efecto del metano habrá superado al producido por el dióxido de carbono. Aparentemente la humanidad tiene una capacidad muy reducida para modificar estas cifras ya que medidas drásticas tales como la reducción de la cantidad de habitantes del planeta o de sus raciones alimentarías son imposibles, luego tendremos que concluir que es muy poco lo que la humanidad puede hacer para controlar el flujo de metano a la troposfera, salvo reducir pérdidas en gasoductos, que prácticamente no tienen incidencia a nivel atmosférico. El gas natural es una mezcla de metano, etano y una pequeña cantidad de propano. Compuesto de carbono e hidrógeno, de fórmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Es más ligero que el aire, incoloro, inodoro e inflamable. Se encuentra en el gas natural (entre un 75% y un 90%), como en el gas grisú de las minas de carbón, en los procesos de las refinerías de petróleo, y como producto de la descomposición de la materia en los pantanos. Es uno de los principales componentes de la atmósfera de los planetas Saturno, Urano y Neptuno. El metano puede obtenerse mediante la hidrogenación de carbono o dióxido de c arbono, por la acción del agua con carburo de aluminio o también al calentar etanoato de sodio con álcali. El metano es apreciado como c ombustible y para producir cloruro de hidrógeno, amoníaco, etino y formaldehído. El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, es un gas. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Apenas es soluble en agua en su fase líquida. En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Puede constituir hasta el 97% d el gas natural. En las minas de carbón se le denomina grisú y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse. El metano es el punto de partida de de la producción comercial de diverso productos químicos, como el hidrógeno, el monóxido de carbono y el cianido de hidrógeno. El metano constituye gran parte de la atmósfera de los grandes planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Fuentes de metano
Los orígenes principales de metano son: Descomposición de los residuos orgánicos por bacterias. Fuentes naturales (pantanos): 23%. Extracción de combustibles fósiles: 20% (el metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural). Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17%. (Especialmente del ganado). Las bacterias en plantaciones de arroz: 12%. Digestión anaeróbica de la biomasa. Materia viva vegetal: (Se ha descubierto que plantas y árboles emiten grandes cantidades de gas metano). El 60% de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas. La concentración de este gas en la atmósfera se ha incrementado de 0,8 a 1,7 ppm, pero se teme que lo haga mucho más a medida que se libere, al aumentar la temperatura de los océanos, el que se encuentra almacenado en el fondo del Ártico. Son de la familia homóloga -CH2 metileno.
Datos sobre el metano El metano (CH4), compuesto por carbono e hidrógeno, es un hidrocarburo incoloro, inodoro e inflamable y más ligero que el aire. Se forma de manera natural en los procesos de digestión del ganado, así como de las termitas; en las reacciones de putrefacción y descomposición de residuos o de arrozales y pantanos; y se encuentra en el gas natural y en e l gas grisú de las minas de carbón, así como en los procesos de las refinerías de petróleo. Además de su contribución al efecto invernadero, el metano reduce el volumen de iones hidroxilo, alterando así la capacidad de la atmósfera para autodepurarse de contaminantes. No obstante, se trata también de un gas apreciado como combustible y para producir diversos gases y sustancias de uso industrial, como el cloruro de hidrógeno, amoníaco, acetileno y formaldehído. Asimismo, es uno de los principales componentes de la atmósfera de algunos planetas del Sistema Solar , como Saturno, Urano y Neptuno. DATOS IMP0RTANTES ESTADO FISICO; ASPECTO Gas licuado comprimido, incoloro e in odoro. RIESGOS FISICOS El gas es más ligero que el aire. LIMITES DE EXPOSICION TLV: asfixiante simple (ACGIH 1993-1994). VIAS DE EXPOSICION La sustancia se puede absorber por inhalación.
RIESGO DE INHALACION Al producirse pérdidas en zonas confinadas, este gas puede originar asfixia por disminución del contenido de oxígeno del aire. EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION El contacto con el gas licuado o comprimido, puede causar congelación.
Propiedades fís icas -Punto de ebullición: -161°C -Punto de fusión: -183°C -Solubilidad en agua, ml/100 ml a 20°C: 3.3 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 0.6 -Punto de inflamación: Gas inflamable -Temperatura de auto ignición: 537°C -Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 5-15 PROPIEDADES El metano es el componente mayoritario del gas natural, aproximadamente un 97% en volumen a temperatura ambiente y presión estándar, por lo que se deduce que en condiciones estándar de 0 °C y una atmósfera de presión tiene un comportamiento de gas ideal y el volumen se determina en función del componente mayoritario de la mezcla, lo que quiere decir que en un recipiente de un metro cúbico al 100% de mezcla habrá 0.97 metros cúbicos de gas natural; el metano es un gas incoloro e inodoro. Como medida de seguridad se añade un odorífero, habitualmente metanotiol o etanotiol. El metano tiene un punto de ebullición de -161,5 °C a una atmósfera y un punto de fusión de -183 °C. Como el gas es sólo inflamable en un estrecho intervalo de concentración en el aire (5-15%). El metano líquido no es combustible. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS El metano es un ejemplo de compuesto molecular, cuyas unidades básicas son grupos de átomos unidos entre sí. La molécula de metano consta de un átomo de carbono con cuatro átomos de hidrógeno unidos a él. La forma general de la molécula es un tetraedro, una figura con cuatro caras triangulares idénticas, con un átomo de hidrógeno en cada vértice y el átomo de carbono en el centro.
R iesg os potenciales sobre la salud El metano no es tóxico. Su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición. Es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano reacciona violentamente con oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano es también un asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19,5% por desplazamiento. Las concentraciones a las cuales se forman las barreras explosivas o inflamables son mucho más pequeñas que las concentraciones en las que el riesgo de asfixia es significativo. Si hay estructuras construidas sobre o cerca de vertederos, el metano desprendido puede penetrar en el interior de los edificios y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano.
R eacciones del metano
REACCIONES Las principales reacciones del metano son: combustión, reformación con vapor (steam reforming ) para dar gas de síntesis (syngas), y halogenación. En general, las reacciones del metano son difíciles de controlar. Por ejemplo, la oxidación parcial para llegar a metanol es difícil de conseguir; la reacción normalmente prosigue hasta dar dióxido de carbono y agua.
COMBUSTIÓN En la combustión del metano hay involucrados una serie de pasos: Se cree que el metano reacciona en primer lugar con el oxígeno para formar formaldehído (HCHO o H2CO). Acto seguido el formaldehído se descompone en el radical formil, que a c ontinuación da dióxido de carbono e hidrógeno. Este proceso es conocido en su conjunto como pirólisis oxidativa.
REFORMACIÓN El enlace covalente carbono-hidrógeno se encuentra entre los más fuertes de todos los hidrocarburos, y por tanto su uso como materia prima es limitado. A pesar de la alta energía de activación necesaria para romper el enlace CH, el metano es todavía el principal material de partida para fabricar hidrógeno mediante reformación con vapor. La búsqueda de catalizadores que puedan facilitar la ac tivación del enlace CH en el metano y otros alcanos ligeros es un área de investigación de gran importancia industrial. Halogenación El metano reacciona con los halógenos bajo las condiciones adecuadas. La reacción tiene lugar de la siguiente manera. CH4+ X2|? CH3X + HX)) En donde X es un halógeno: flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) y a veces Yodo (I). El mecanismo de esta reacción es el de halogenación por radicales libres.
Usos
Combustible El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor. Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de to dos los hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que el metano, el más simple de los hidrocarburos , produce más cantidad de calor por unidad de masa q ue otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas natural. Usos industriales El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras que las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire. Los gasoductos transportan grandes cantidades de gas natural, del que el metano es el principal componente. En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético. Cuando se emplea para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se transforma primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, mediante reformación por vapor. En este proceso, el metano y el vapor de agua reaccionan con la ayuda de un catalizador de níquel a altas temperaturas (700 -1.100 °C). CH4+ H2O ? CO + 3H2 La proporción de monóxido de carbono frente al hidrógeno puede ser ajustada mediante la reacción de desplazamiento de gas de agua al valor deseado. CO + H2O ? CO2+ H2 Otros productos químicos menos importantes derivados del metano incluyen el acetileno obtenido haciendo pasar metano a través de un arco eléctrico, y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo, y tetracloruro de carbono), producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas . Sin embargo, el uso de estos productos está disminuyendo, el acetileno está siendo reemplazado por sustitutos más económicos y los clorometanos debido a mo tivos de salud y medioambientales.
Fuentes
Fuentes naturales El 60% de las emisiones en todo el mundo es de origen antropogénico. Proceden principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas.
La mayor fuente de metano es su extracción de los depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural. Se encuentra asociado a otros hidrocarburos combustibles y a veces acompañado por helio y nitrógeno. El gas, especialmente el situado en formaciones poco profundas (baja presión), se forma por la descomposición anaeróbica de materia orgánica y el resto se cree que proviene de la lenta desgasificación de los materiales primordiales situados en las partes más profundas del planeta, tal como lo demuestra la presencia de hasta un 7% helio en ciertos yacimientos de gas natural. En términos generales, los depósitos de gas se generan en sedimentos enterrados a mayor profundidad y más altas temperaturas que los que dan lugar al petróleo. También se puede extraer metano de los depósitos de carbón (CMB son sus siglas en inglés) mediante la perforación de pozos en las capas de carbón, bombeando a continuación el agua de la veta para producir una despresurización lo que permite la desabsorción del metano y su subida por el pozo hasta la superficie. Fuentes alternativas Además de los campos de gas natural una forma alternativa para obtener metano es mediante el biogás generado por la fermentación de materia orgánica que se encuentra en los estiércoles, en los lodos de las aguas residuales, en la basura doméstica, o en cualquier otra materia prima biodegradable, bajo condiciones anaeróbicas. El metano también se puede obtener industrialmente empleando como materias primas el hidrógeno (el cual se puede obtener mediante electrólisis) y el dióxido de carbono mediante el proceso Sabatier. CO2+ 4H2? CH4+ 2H2O.
R eferencias bibliog ráficas
LIBRO LEXUS "BIBLIA DE LA QUIMICA" , PAG.15-26 PAGINA WIKIPEDIA- WWW.WIKIPEDIA.COM.PE - EL METANO PÁGINA MONOGRAFÍAS - WWW.MONOGRAFÍAS.COM.PE HTTP://ASTROSETI.ORG/ARTICULO.PHP?NUM=2828 ENCICLOPEDIA DE LAS CIENCIAS CATHERINE HEADLAM EDITORIAL EVEREST TOMO 7 ENCICLOPEDIA EL NUEVO TESORO DE LA JUVENTUD EDITORIAL CUMBRE TOMO 8 FICHAS INTERNACIONALES DE SEGURIDAD QUÍMICA MICROSOFT ENCARTA EL LIBRO DE ISAAC ASSIMOV DE CITAS SOBRE CIENCIA Y NATURALEZA AUTOR: ISAAC ASSIMOV (RECOPILADOR) NOTICIAS DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA QUÍMICA 7ª EDICIÓN. RAYMOND CHANG WILLIAMS COLLAGE. MC. GRAW HILL. QUÍMICA GENERAL. JESSE H. WOOK, CHARLES W. KEENAN, WILLIAM E. BULL. HAPPER & ROW PUBLISHERS INC Autor: Rossy Carolina Gutierrez Carmen PROFESORES: BENIGNO ORLANDO HUAMÁN OCHOA JUAN HUAMÁN ORLANDO GUTIERREZ CÓDIGO: 2012148231 CICLO: 2012 - 1C
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE EMFERMERÍA CURSO: QUIMICA GENERAL
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos96/quimica-metano/quimica-metano.shtml#ixzz4w5Tt8TB8
¿Qué es el metano (CH4)? Por: Vanessa Torres Compartido 10 veces
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Al igual que ocurre con el dióxido de carbono (CO2), sus niveles pueden aumentar debido a la acción humana, bien sea directa o indirecta. El metano es un gas bastante potente que favorece el calentamiento global, y es que cada kilogramo de este calienta en 100 años el planeta 23 veces más que la misma masa de dióxido de carbono. Sin embargo, al existir mucha menor cantidad de CH4 que de CO2, el metano no hace tanto daño e influye de forma menos importante en el efecto invernadero. Aunque no es tóxico, este gas puede provocar importantes quemaduras si entra en ignición. Además, reacciona de forma muy negativa al entrar en contacto con halógenos y oxidantes. No contento con eso, también puede llegar a ser asfixiante, ya que tiene capacidad de desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. Entre sus usos más frecuentes, el CH4 se puede transportar como líquido refrigerado o utilizarse en procesos químicos industriales para producir hidrógeno, metanol o ácido acético entre otros.
Por: Vanessa Torres
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Metano Definición:
El metano es un gas incoloro, inflamable, no tóxico, cuya fórmula química es CH4. Este gas se produce de forma natural por la descomposición de la materia orgánica. Los humedales, el ganado y la energía son las principales fuentes que emiten metano a la atmósfera, donde actúa como gas de efecto invernadero. El metano es además uno de los principales componentes del gas natural. Se extrae fundamentalmente de yacimientos y se utiliza como combustible y con fines industriales. Términos relacionados:
Fuente: GreenFacts
Gas de efecto invernadero Más información en el contexto:
Resumen de GreenFacts sobre el Cambio Climático Actualización 2007: 1. ¿Cuáles son las causas del cambio climático? Traduccion(es): English: Methane Français: Méthane Nederlands: Methaan
¿Qué es el gas metano? inShare1
El metano (CH4) es un hidrocarburo alcano no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inoloro y apenas soluble en agua en su fase líquida. Constituye el 97% del gas natural y es muy peligroso, ya que es fácilmente inflamable y explosivo. En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al calentamiento global del planeta Tierra. El gas metano, conocido también como el gas de los pantanos. Este gas se produce en diferentes ambientes naturales donde el oxigeno está ausente. Sin embargo, es en el fondo marino donde el metano se encuentra como un “hielo” blancuzco parecido a un helado de vainilla. Pero a diferencia de un helado, es caliente pues es altamente combustible. Sucede que a temperaturas bajas y alta presión, condiciones que existen en los fondos marinos entre 300 y 500 metros de profundidad, la molécula de metano es atrapada por seis moléculas de agua que forman una caja cristalizada, el hidrato de metano. El metano lo produce un grupo de bacterias llamadas archaea o bacterias primitivas. Estas se alimentan de la materia orgánica que le llega desde tierra. Por esta razón encontramos los hidratos de metano cerca de los continentes. Pero además, encontramos estos depósitos de metano bajo los “permafrost” o terrenos congelados en Alaska, Canadá y Liberia.
Se estima que los depósitos de metano sumergido superan el doble de la cantidad total de combustible fósil existente en el planeta. Son depósitos inmensos y concentrados. Una unidad de los hidratos produce 160 unidades de metano, listo para usarse como combustible. En otras palabras, los hidratos de metano pueden suplir la energía necesaria a nuestra civilización por cientos de años. Pero es complicada su extracción. El metano es un gas de invernadero, pues aunque se encuentra muy poco en la atmósfera, es 10 veces más efectivo como gas que calienta la atmósfera que el propio CO2. La preocupación actual de los especialistas sobre cambio climático es la posibilidad de un escape masivo del metano sumergido. La inyección masiva de este gas a la atmósfera implica un calentamiento intenso y rápido del planeta. Se cree que ya esto ocurrió en el pasado. El Dr. Timothy Bralower, geólogo de la Universidad de Carolina del Norte, descubrió, en la cuenca del Caribe, los remanentes de volcanes sumergidos que entraron en erupción hace 55 millones de años durante el Paleoceno. Curiosamente, este periodo coincide con un calentamiento abrupto del planeta que provocó la extinción masiva de especies. Dr. Bralower plantea que dichas erupciones volcánicas calentaron las aguas del mar Caribe. Este aumento en la temperatura de mar a su vez liberó el metano atrapado en el fondo marino. Este llegó a la atmósfera, y como gas caliente, aumentó en un abrir y cerrar de ojos geológico, la temperatura global. La liberación abrupta de metano en los taludes sumergidos de los continentes se asocia con la formación histórica de tsunamis. Al liberarse el metano, los sedimentos marinos se desestabilizan en estos “barrancos” sumergid os provocando la formación de estas enormes
olas.
A dicho fenómeno se le atribuye la formación de un tsunami en el Golfo de Cádiz arrasando con las ciudades de Lisboa y Cádiz en el siglo XVIII. Pero las andanzas d el metano no se quedan aquí. En el Triángulo de las Bermudas, particularmente hacia el oeste de la zona, se ha informado de la presencia de aguas agitadas formando domos o lentes. Estos se atribuyen a escapes de grandes volúmenes del gas metano. Se cree que estos domos de metano son los causantes de la desaparición de barcos en el Triángulo de las Bermudas. Simulaciones realizadas en laboratorios de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia confirman la posibilidad de hundimientos de barcos atribuidos al metano. Al liberarse, el metano cambia la densidad del agua. Lo que mantiene a flote un barco es la diferencia entre la densidad del agua y la densidad del barco – el Principio de Arquímedes, por lo que un cambio en densidad de la superficie del agua por la presencia del metano equivale a una violación al dicho principio físico. En otras palabras, sin el Principio de Arquímedes a su favor, el barco de hunde. Incluso se han descubierto criaturas marinas alimentándose del metano que escapa de los hidratos.
¿CUÁLES SON LAS PRINCIPALES FUENTES EMISORAS DE GAS METANO?
Metano (CH4): Al igual que el CO2, las fuentes de metano pueden ser naturales o producto de actividades
humanas. La actividad humana es la que crea la mayor fuente de emisiones de metano, las 3 principales
fuentes son: Combustible fósil (Carbón, petróleo y gas)
Vertederos
Agrícola (estiércol)
Figure
1:
Source:
Inventory
of
U.S.
Greenhouse Gas Emissions and Sinks (2008), EPA. Combustible fósil:
El metano es encontrado siempre donde hay combustible fósil. Se emite durante operaciones normales de extracción de petróleo, gas natural o carbono. También durante la manipulación, procesamiento y transporte (ya sea en camiones o a través de tuberías) del combustible fósil. Con simplemente comprar o usar combustible fósil del tipo carbono, gas natural o petróleo estás contribuyendo a las emisiones
de metano. Animales de cría: Algunos animales de granja emiten metano de dos formas diferentes. Vacas, ovejas y cabras son ejemplos de animales rumiantes que durante su proceso natural de digestión crean grandes cantidades de metano. Lo que se conoce como fermentación entéricaocurre en el estómago de estos animales y es la causa de emisiones. La segunda forma es a través de la descomposición del estiércol del ganado. Cuando vacas, cerdos y gallinas son criados con fines comerciales, existen obviamente grandes cantidades de estiércol que se producen todos los días, por lo tanto las granjas tienen procedimientos para su tratamiento. La manera que se procesa el excremento es utilizando sistemas de tratamiento de estiércol y tanques. El estiércol se descompone dentro de estos tanques que permanecen cerrados sin oxígeno. Cuando material orgánicose descompone de forma anaeróbica (sin ingreso de oxígeno) se producen grandes cantidades de metano. En este caso no es culpa de los animales sino de los procedimientos utilizados y en la cantidad de animales de granja que se comercializan. La cantidad de carne que ingerimos a diario tiene directa
influencia sobre esta problemática. Vertederos:
Tanto el estiércol como los vertederos y la basura al aire libre están llenos de materia orgánica (Ej. Restos de comida, periódicos, pasto y hojas). La basura nueva se apila sobre la que ya estaba y la materia orgánica de nuestra basura se descompone en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) y así se producen grandes cantidades de metano.
El gas natural, compuesto principalmente de metano, es el combustible fósil más limpio. Cuando el metano se produce a partir de fuentes no fósiles, como los residuos de alimentos y los residuos verdes, puede extraer literalmente el carbono del aire. El metano ofrece un gran beneficio al medio ambiente, ya que produce más energía calorífica y lumínica por masa que cualquier otro hidrocarburo o combustible fósil, como el carbón o la gasolina refinada a partir del petróleo, y produce mucho menos dióxido de carbono y otros contaminantes que contribuyen a la formación del smog y del aire insalubre. Esto quiere decir que cuanto más gas natural se use, en lugar de carbón, para generar electricidad o en lugar de gasolina para los automóviles, camiones o autobuses, menores serán las emisiones de gas de efecto invernadero o los contaminantes relacionados con el smog. Sin embargo, el metano que se libera a la atmósfera antes de que se queme es perjudicial para el medio ambiente. Como puede atrapar el calor en la atmósfera, el metano contribuye al cambio climático. Aunque la duración del metano en la atmósfera es relativamente corta comparada con la de otros gases de efecto invernadero, es más eficaz a la hora de atrapar el calor que esos otros gases. Y a pesar de que existen procesos naturales en el suelo y reacciones químicas en la atmósfera que ayudan a eliminar el metano de la atmósfera, es importante que todas las actividades que realiza el ser humano y que pueden contribuir a emitir metano en la atmósfera se realicen de forma que estas emisiones se reduzcan. Por ejemplo, se pueden desarrollar procesos para capturar el metano que de otro modo se liberaría a la atmósfera y usarlo como combustible. En particular, el metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales o de las lecherías puede capturarse y usarse como combustible para reducir la cantidad de metano que entra en la atmósfera, y además disminuye la dependencia de los combustibles fósiles. http://www.alonsoformula.com/organica/alcanosexercicio_2.htm
