Metan. Gaz świetlny

Najprostszym węglowodorem jest metan, CH/„ ciężar cząst. 16,04. Tworzy się on podczas rozkładu błonnika (celulozy) bez dostępu powietrza. Dlatego spotyka się go w pokładach węgla kamiennego, zwłaszcza chudego („gaz kopalniany”). Czasem nagromadzony w głębi ziemi metan zmieszany z innymi gazami wydostaje się przez szpary skorupy ziemskiej na powierzchnię, tworząc samodzielne źródła gazu ziemnego (Stany Zjednoczone, Baku, Borysław). Również i tzw. gaz błotny, wydzielający się na mokradłach jako produkt rozpadu gnilnego szczątków roślinnych, składa się w przeważnej części z metanu. Znaczne ilości tego węglowodoru zawarte są w gazie świetlnym, powstającym podczas destylacji rozkładowej węgla.

Laboratoryjnie otrzymuje się metan przez prażenie mieszaniny octanu sodowego z wodorotlenkiem: CH3COONa + NaOH = C-H4 -f Na2COa lub też przez działanie wody na węglik glinowy: A14C3 + 12H20 = 3CH4 + 4 Al(OH)„.

Powstaje on też przez bezpośrednie łączenie się pierwiastków wobec katalizatorów w reakcji egzotermicznej: C + 2H3 = CH,j -f 18 kcal. Metan tworzy w zwykłej temperaturze gaz bez barwy i zapachu, lżejszy od powietrza (D™° = 0,7168 g/1). Skroplić daje się dopiero po silnym oziębieniu (t. kryt. = —82,5c’C). Pod ciśnieniem atmosferycznym wrze w — 164°C, krzepnie w — 184°C. Na powietrzu spala się płomieniem słabo świecącym, wydzielając przy tym znaczne ilości ciepła: CH4 + 20, = 2II30 + C02 + 212,3 kcal.

Po przeliczeniu na 1 m3 gazu daje to około 9500 kcal. Zmieszany w stosunku stechiometrycznym z tlenem lub z powietrzem (1 objętość metanu na 2 objętości tlenu lub 10 objętości powietrza) i ogrzany do około 700°C metan silnie wybucha. Ale i mieszaniny zawierające znacznie mniej metanu reagują gwałtownie, co było często powodem niebezpiecznych eksplozji w kopalniach węgla.

W obecności odpowiednich kontaktów, np. metalicznego niklu z dodatkiem tlenku glinowego, metan pod działaniem tlenu lub pary wodnej może być poddany częściowemu utlenieniu na tlenek lub dwutlenek węgla z wydzieleniem wodoru:

CH4 4- 0,5Oa CO + 2H2 L G,5 kcal lub CH4 -I- H20 rr co 4- 3II — 48,9 kcal, lub wreszcie CH4 + 2H30?C02+ 4n3 —31,5 kcal. Reakcje te mogą służyć do wytwarzania wodoru do celów technicznych.

Wiele mieszanin gazowych stosowanych w charakterze paliwa zawiera metan jako jeden z głównych składników palnych. Do nich należy przede wszystkim gaz świetlny. Zawiera on (obok 50% wodoru) 30— 35% metanu, do 4% innych węglowodorów gazowych (głównie etylenu, C2H4 i acetylenu, C2H1), około 7% tlenku węgla oraz trochę dwutlenku węgla i azotu. Gdy rozkład węgla kamiennego odbywa się w wyższej temperaturze, zawartość wodoru jest nieco zwiększona kosztem metanu. Wartość opałowa takiego gazu wynosi okrągło 5500 kcal/m3. Do użytku w miastach rozcieńcza się zwykle (dla obniżenia ceny) gaz świetlny pewną ilością gazu wodnego (por. § 226), przez co jego wartość opałowa spada do około 4200 kcal/m3. W miejscowościach dysponujących źródłami gazu ziemnego jest on z powodzeniem stosowany zamiast gazu świetlnego.