Khí metan là gì? Khí metan CH4 có nhiều ở đâu và có độc không

Những thắc mắc “khí metan là gì? Có nhiều ở đâu ? Tác hại ra sao đang nhận được sự quan tâm tìm hiểu của rất nhiều người, đặc biệt là thế hệ trẻ. Đây là một loại khí được sinh ra trong quá trình chế biến, chưng cất dầu mỏ. Để hiểu rõ hơn về loại khí này cũng như trả lời những thắc mắc của các bạn, Primer sẽ tổng hợp lại những thông tin chi tiết nhất về khí metan trong bài viết hôm nay . 

Khí metan là gì? 

Khí metan (methane) hay còn gọi với tên khác là khí bùn ao, có công thức hóa học là CH₄. Metan là một loại khí hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng các akan. Loại khí này là thành phần chính có trong dầu mỏ và tồn tại rất nhiều trong tự nhiên. Điển hình nhất phải kể tới khí metan được sản sinh ra từ quá trình chế biến, khai thác và chưng cất dầu mỏ. Ngoài ra thì khí metan cũng có trong các bể biogas, các bình gas sử dụng tại gia đình….

Đặc điểm tính chất của khí metan là gì?

Là một loại khí, metan có đầy đủ các tính chất về vật lý, hóa học dựa trên các nguyên tố cấu tạo. Cùng xem những tính chất đó như thế nào ngay sau đây:

Tính chất vật lý của khí metan CH₄

• CH₄ là chất khí không màu, không mùi, không vị và có trọng lượng nhẹ hơn không khí.
• Meta có độc tính cao, dễ bắt lửa và gây cháy, khi cháy ngọn lửa có màu xanh.
• Khí hóa lỏng ở nhiệt độ -162 độ C và hóa rắn ở nhiệt độ -183 độ C. 
• Điểm bốc cháy của khí metan là 537 độ C.
• Metan có khối lượng riêng là 0.717kg/m³.
• Loại khí này không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực bởi không có liên kết giữa các hidro, chỉ tan được trong dung môi không phân cực.
• Metan không có tính dẫn điện.

Tính chất hóa học của khí CH₄ (metan)

Metan có công thức hóa học là CH₄, tức là mỗi một phân tử khí metan được cấu thành từ 1 nguyên tử cacbon và 4 hydrogen. Khí metan có một số tính chất hóa học như sau:

Có phản ứng thay thế với một số halogen

Khí metan phản ứng với một số halogen như clo, brom để cho ra dẫn xuất của halogen và hiđro halogenua. Cùng tham khảo một số phương trình hóa học của phản ứng sau:

CH₄+ Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂→ CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ →  CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ →  CCl₄ + HCl

Xảy ra phản ứng với hơi nước tạo khí CO

Ở điều kiện nhiệt độ khoảng 1000 độ C có chất xúc tác là Niken thì phản ứng của hơi nước với khí metan xảy ra và sinh ra khí CO, phản ứng có phương trình hóa học như sau:

CH₄ + H₂O → CO + H₂O

Xảy ra phản ứng cháy với oxy

Phản ứng cháy hoàn toàn có phương trình hóa học là:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q (Trong đó Q = -891 KJ/mol ở nhiệt độ 25 độ C, áp suất 1 atm)

Phản ứng cháy không hoàn toàn có phương trình hóa học là:

CH₄ + O₂ → HCHO + H₂O (xảy ra ở nhiệt độ 300 độ C, 200 atm)

CH₄ + ½ O2 → CO + 2H₂ ( xảy ra ở nhiệt độ 500 độ C có chất xúc tác là Ni)

CH₄ + O₂ →  C + H₂O (xảy khi khi đốt trong điều kiện thiếu không khí)

Khi metan tham gia phản ứng phân hủy tạo axetilen

CH₄ bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh cùng với 1 lượng nhỏ oxy ở nhiệt độ 1500 độ C. Phương trình hóa học xảy ra là:

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ ( Q = 397 KJ/Mol)

Oxy được dùng để làm chất xúc tác đốt cháy 1 phần khí metan và cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng phân hủy.

Tìm hiểu khí metan có nhiều ở đâu? 

Khí metan tồn tại nhiều trong tự nhiên, chủ yếu được sản sinh ra trong các quá trình sau:

• Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng sản sinh ra khí metan.
• CH₄ có trong quá trình men hóa đường ruột, dạ dày ở động vật nhai lại.
• CH₄ được sinh ra trong quá trình phân hủy kỵ khí tại các khu vực đầm lầy, ao hồ, các lớp trầm tính dưới dát biển…..
• CH₄ là thành phần chính của khí dầu mỏ, khí tự nhiên, nên rất dễ bắt cháy.
• Trong các hang động sâu, đáy giếng sâu tồn tại khí metan. Chính vì thế mà khi xuống dưới giếng sâu hoặc hố sâu mà không có sự chuẩn bị đồ phòng hộ rất dễ bị trúng độc khí metan. Đặc biệt không được mang theo mình những vật dụng có khả năng gây cháy nổ. Chỉ cần nhen nhóm một chút lửa trong môi trường chứa khí metan có thể gây cháy nổ lớn và dẫn tới chết người.

Tác hại của khí metan là gì?

Như đã nói ở trên khí metan rất dễ gây cháy nổ. Loại khí này cũng là nguyên nhân chính dẫn tới sự hình thành ozon ở tầng mặt đất, gây ô nhiễm không khí và là thành phần của khí nhà kính. Trong khoảng thời gian 20 năm, CH₄ có thể làm nhiệt độ tăng cao hơn 80 lần so với CO₂ (carbon dioxide). 

Bên cạnh đó CH₄ còn có độc tố cao. Theo thống kê hàng năm thì có tới 1 triệu ca tử vong do tiếp xúc với khí metan. Nồng độ CH₄ thấp có thể gây ra các hiện tượng chóng mặt, buồn nôn cho người tiếp xúc. Nếu tiếp xúc và hít phải khí metan trong vòng 2 giờ đồng hồ sẽ gây tử vong. Ở nồng độ cao hơn CH₄ có thể khiến con người tử vong trong vòng 3 phút. 

Khí metan dùng để làm gì trong cuộc sống?

Dù là chất khí độc và dễ gây cháy nổ nhưng CH₄ lại được ứng dụng trong một số hoạt động của đời sống, giúp ích cho con người và quá trình sản xuất công nghiệp.

Sử dụng CH₄ làm nhiên liệu

Gas có lẽ là nhiên liệu quá quen thuộc với mỗi chúng ta, đặc biệt là những gia đình sử dụng bếp gas. CH₄ chính là thành phần chính của khí gas mà chúng ta vẫn sử dụng trong đun nấu hàng ngày. Sử dụng khí gas khi đun nấu sẽ giúp giảm thiểu được lượng khí thải CO, CO₂ ra bên ngoài không khí.

Sử dụng CH₄ trong sản xuất công nghiệp

Metan là loại khí được sử dụng tích cực trong các hoạt động sản xuất nhằm thúc đẩy quá trình phản ứng hóa học diễn ra. Trong đó CH₄ là nguyên liệu chính để điều chế một số chất như bột than, hydro, methanol, axit axetic và anhydrite axetic.

Cách điều chế khí metan phổ biến hiện nay

Tùy thuộc vào quy mô sản xuất mà chúng ta có thể lựa chọn cách thức điều chế phù hợp. Cùng tham khảo 2 cách điều chế khí CH₄ theo 2 quy mô khác nhau sau đây:

Điều chế khí CH₄ trong phòng thí nghiệm (quy mô nhỏ)

• Điều chế CH₄ từ nhôm cacbua có phương trình hóa học: Al₄C₃ + 12H₂O →  4Al(OH)₃ + 3CH₄
• Điều chế khí metan từ Natri axetat với xút và vôi tôi: CH₃-COONa + NaOH + CaO → Na₂CO₃ + CH₄
• Điều chế khí CH₄ từ khí CO có phương trình hóa học như sau: CO + 2H₂ →  H₂O + CH₄ (điều kiện phản ứng là nhiệt độ cao)
• Điều chế khí CH₄ từ đường glucose có phương trình hóa học: C₆H₁₂O₆ →  3CO₂ + 3 CH₄
• Điều chế theo phản ứng cracking C₃H₈ theo phương trình: CH₃ – CH₂ – CH₃  → 3CO₂ + 3 CH₄
• Ngoài ra các bạn có thể điều chế khí CH₄ bằng cách khử dẫn xuất methyl của các halogen, ancol hay carbonyl.

Điều chế khí CH4 trong công nghiệp

Với quy mô điều chế khí metan trong công nghiệp, người ta thường sẽ tách khí metan từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Đây là cách điều chế CH₄ dễ và nhanh chóng nhất.

Vừa rồi là những chia sẻ của chúng tôi về những kiến thức liên quan tới khí metan nhằm giải đáp thắc mắc “khí metan là gì?”. Hi vọng bài viết hôm nay có thể giúp ích cho các bạn. Nếu thấy bài viết hay và bổ ích, hãy chia sẻ tới bạn bè của mình để có nhiều người được biết thêm về khí metan. Đừng quên nếu bạn có nhu cầu mua máy lọc nước công nghiệp, bộ lọc nước đầu nguồn, hãy liên hệ ngay với Primer theo số hotline  1900 98 98 35 hoặc website primer.vn để được hỗ trợ nhanh nhất nhé!