Die gas wat uit die bodem van reservoirs vrygestel word, is moerasgas met 'n onaangename reuk ('n ander algemene naam is metaan). Wetenskaplik is dit formeen, of metielwaterstof. Die meeste daarvan bestaan uit metaan (CH4). Dit kan ook stikstof, argon, waterstof, fosfien en koolstofdioksied bevat.
Sleutelkenmerke
Standaardsamestelling, chemiese formule van moerasgas - dit alles demonstreer duidelik dat dit tot die eenvoudigste koolstofverbindings behoort. Ander komponente word rondom hierdie element gegroepeer. Moerasgas word in die natuur in 'n vrye toestand aangetref as 'n mengsel met koolstofdioksied of stikstof. Dit spruit uit die ontbinding van organiese materiaal. As 'n reël is dit plante wat onder water is en van toegang tot lug ontneem is.
Steenkoolmyne is nog 'n plek waar brandbare moerasgas gevorm word. Dit versamel tussen die gesteentes ná die ontbinding van organiese residue. Talle leemtes dra hiertoe by. Sulke gasse ontsnap wanneer 'n toevallige gat verskyn.
Pleke van onderwys
Ondanks die taamlik ondubbelsinnige naam, word vleigas (of eerder metaan) ook vrygestel vanafaarde krake naby olievelde. Die eerste sulke gevalle is aangeteken in die Verenigde State van Amerika op die oewer van die Allegheny-rivier, sowel as in Rusland in die Kaspiese streek. In Baku is daar om hierdie rede 'n legende oor geheimsinnige Baku-brande sedert antieke tye. Die natuurlike verskynsel blyk gemeng te wees met koolstofdioksied, stikstof en oliedampe, moerasgas.
Met die ontwikkeling van nywerheid en mynboutegnologie het mense geleer hoe om die vrygestelde metaan te benut. Die eerste so 'n plant het in Pennsylvania verskyn. Moerasgas word gekenmerk deur die feit dat dit voortdurend gevorm word, dit kan in enige moeras of dam gevind word. Dikwels is dit genoeg om net met 'n stok aan die slik te raak. Daarna dryf gasborrels na die wateroppervlak.
Moerasgasbasis
Bakterieë help om die hoofkomponent van aardgas (metaan) te vorm. As gevolg van hulle begin fermentasie van plantvesel, wat bydra tot die voorkoms van metaan. Daar word geglo dat die suiwerste metaan kenmerkend is van die moddervulkane van die Apsheron- en Kerch-skiereiland.
Boonop kom dit voor in soutneerslae, fonteine en fumarole – gate en krake wat aan die voet van vulkane geleë is. Metaan is teenwoordig in die menslike ingewande. Dit bevat die uitasemprodukte van sommige diere. Een van die eerste geskrewe bewyse van hierdie stof kan beskou word as die geskrifte van die antieke skrywer Plinius, wat gasvormige brandbare verbindings genoem het.
Plofbaarheid
Meeste van alles moerasgasbekend vir sy vernietigende eienskappe. Wanneer dit in 'n mengsel met lug aan die brand gesteek word, veroorsaak dit 'n ontploffing. Die rede hiervoor is die eienskappe van metaan. Die ontploffing van moerasgas en soortgelyke verbindings het mense lank verskrik wat verduidelik het wat met bygelowe gebeur. Die redes vir die anomalie het eers duidelik geword na 'n wetenskaplike studie van hierdie verskynsel.
Moerasgas, metaan en ander plofbare verbindings het mense aangespoor om die Davy-lamp uit te vind. Dit het begin om beide in moerasse en in steenkoolmyne gebruik te word. In hierdie lamp is verbrandingsprodukte met 'n spesiale rooster verwyder, waardeur die moontlikheid van ontbranding van 'n brandbare gasmengsel uitgesluit is.
Ontdekkinggeskiedenis
Die Italiaanse wetenskaplike Allesandro Volta het 'n groot bydrae gelewer tot die studie van moerasgas (metaan). In 1776 het hy bewys dat hierdie stof verskil van waterstof, aangesien dit twee keer soveel suurstof nodig het om te verbrand. Boonop was dit Volta wat vasgestel het dat moerasgas 'n bron van koolsuur is.
'n Italianer het metaan op die grens van Switserland en Italië naby die Maggiore-meer ontdek. Die inspirasie vir die wetenskaplike was’n artikel deur die Amerikaanse wetenskaplike en politikus Benjamin Franklin oor die verskynsel van “brandbare lug”. Volta was die eerste wat metaan gekry het deur die gas wat deur die moeras vrygestel is, te versamel.
Navorsing gaan voort
Ander belangrike navorsers van die natuurverskynsel was die Franse chemikus Claude Berthollet en die Britse chemikus William Henry. Die laaste van hulle, in 1805, het die samestelling van moerasgas bepaal en dit van etileen onderskei (dusoliegas genoem).
Die geheim van die plofstof was versteek in sy hoofkomponent – metaan. Dit is gedefinieer as 'n ligte koolwaterstofgas (in teenstelling met die swaar koolwaterstofgas etileen). Met verloop van tyd is 'n ander term gevestig - metielwaterstof. Henry se navorsing is voortgesit deur John D alton en Jens Jakob Berzelius.
In 1813 het die Engelse chemikus en geoloog Humphrey Davy vuurdamp ontleed en tot die gevolgtrekking gekom dat hierdie stof 'n mengsel van metaan, koolstofanhidried en stikstof is. Dit is dus bewys dat die brandbare mengsel wat in die myne vrygestel word identies is aan 'n soortgelyke mengsel in die vleie.
Ekologiese impak
Kenmerkend van moerasgas, metaan ontstaan uit sekere chemiese reaksies. Eerstens is dit die droë distillasie van organiese materiaal (byvoorbeeld turf of hout). Chemies suiwer metaan word verkry deur die ontbinding van sinkmetiel met water (sinkoksied word geproduseer). Vandag trek hierdie stof die aandag van baie omgewingsbewustes vanweë sy deelname aan die vorming van die kweekhuiseffek. Dit is as gevolg van die ophoping van metaan in die aarde se atmosfeer. Moerasgas absorbeer termiese straling in die infrarooi gebied van die spektrum. In hierdie parameter is dit slegs tweede na suiwer koolstofdioksied. Ekoloë skat die bydrae van metaan tot die versterking van die kweekhuiseffek op ongeveer 30%.
Eienskappe, samestelling, chemiese formule van moerasgas word vandag bestudeer as deel van die studie van die invloed daarvan op die atmosfeer van ons planeet. In natuurlike hoeveelhede wat deur die natuur self geproduseer is, was dit niegevaarlik as 'n oorsaak van die kweekhuiseffek. Die probleem is egter dat 'n groot hoeveelheid metaan die atmosfeer binnedring deur die mense self se skuld. 'N Analoog van moerasgas word by verskeie ondernemings vervaardig. Dit is die sogenaamde abiogene metaan. Die een wat in moerasse voorkom, word as biogeen beskou - dit wil sê as gevolg van die transformasie van organiese materiaal.
Metanogenese
Die biosintese van metaan (en dus die voorkoms van moerasgas) word ook metanogenese genoem. Argeale bakterieë is by hierdie proses betrokke. Hulle is aërobies, dit wil sê, hulle kan energie vir die lewe verkry sonder suurstof. Archaea het nie membraanorganelle en 'n kern nie.
Bakterieë genereer metaan deur eenkoolstofverbindings met koolstofalkohole en eenkoolstofverbindings te verminder. Nog 'n manier is die disproporsionering van asetaat. Die energie wat deur bakterieë geproduseer word, word deur ATP-sintase-ensieme getransformeer. 'n Verskeidenheid molekules is betrokke by metanogenese: koënsieme, metanofuran, tetrahidrometanopterien, ens.
Methanogens
Die wetenskap ken 17 genera en 50 spesies archaea wat in staat is om die basis van moerasgas te genereer. Hulle vorm primitiewe meersellige kolonies. Die mees bestudeerde genoom van sulke archaea is Methanosarcina acetivorans. Hulle skakel koolstofmonoksied om na asetate en metaan deur die ensieme asetaatkinase en fosfotransasetilase te gebruik. Daar is ook 'n teorie dat hierdie archaea in antieke tye in thioether kon verander, mits daar 'n hoëystersulfiedkonsentrasie.
Oorsaak van bosbrande
Met voldoende emissie en konsentrasie kan moerasgas, wat aangesteek word, 'n groot natuurlike turf- en bosbrand veroorsaak. Vandag is daar 'n hele kompleks van die bekamping van sulke verskynsels. Spesiale dienste doen gasmonitering van die moerasagtige gebiede. Hulle is verantwoordelik vir die voorkoming en kwantitatiewe beheer van die verhouding van die komponente van 'n potensieel gevaarlike gas.
Byvoorbeeld, een van die moerassigstes in die Moskou-streek is die oostelike Shatursky-distrik. In sy reservoirs is daar baie visse (kruisstokke, baarse, gobies, karpe, snoeke, karpe), salamanders, paddas, slange, muishonde, voëls (reiers, bitter, waadvoëls, eende). Die bene van al hierdie diere bevat fosfor. Dit word deur bakterieë verwerk, waarna verskeie ander stowwe verskyn. Dit is difosfien en fosfien. Hulle is die hoof inisieerders van die kettingreaksie van spontane verbranding. Brande wat op hierdie manier ontstaan is 'n ernstige omgewingsprobleem. Van brande in moerasse brand nie net woude nie, maar ook turfmoerasse. Die vuur kan diep in hulle versprei. Sulke veenlande kan jare lank brand.
Ongeveer twee derdes van alle moerasse in die wêreld is in Rusland gekonsentreer. Hulle word gevind in die middel van die Europese deel van die land, Wes-Siberië en Kamchatka. Die totale oppervlakte van moerasse in Rusland is ongeveer 340 miljoen hektaar, waarvan 210 met bosbedekking bedek is. Die meeste van die gas word in die somer geproduseer. Gedurende so 'n tydperk kan ongeveer twee en 'n half kilogram metaan per dag op 'n oppervlakte van een hektaar vrygestel word.
Interaksie met suurstof en chloor
Natuurlike moerasgas, wie se chemiese formule CH4 is, brand met 'n skaars gloeiende bleek vlam. Die sterkste ontploffing daarmee vind plaas wanneer dit aangesteek word in 'n mengsel wat 7-8 volumes lug en 2 volumes suurstof bevat. Die gas is effens oplosbaar in water (anders as alkohol). Dit reageer net met halogene.
Wanneer dit met chloor in wisselwerking tree, vorm moerasgas metielchloried CH3Cl. Hierdie stof word in die laboratorium verkry. Om dit te doen, word soutgas in 'n kokende oplossing van metielalkohol en gesmelte sinkchloried gelaat. Die resultaat is 'n kleurlose gas wat gekenmerk word deur 'n aangename eteriese reuk met 'n soet smaak. Onder sterk druk of afkoeling verdik dit tot 'n vloeistof.
Gebruik en reaksies met halogene
Metaan (moerasgas), waarvan die formule en gebruik as brandstof in die skoolkurrikulum bestudeer word, is aktief in wisselwerking met halogene. As gevolg van substitusiereaksies met hierdie stowwe word die volgende verbindings gevorm: bromied, chloried, fluoried en metileenfluoried. Die laaste van hulle is eers verkry deur die Russiese chemikus Alexander Butlerov. Metileenjodied is 'n hoogs refraktiewe gelerige vloeistof. Sy kookpunt is 180 °C.
Wat is die naam van moerasgas, heeltemal vervang deur halogene? Dit is koolstoftetrachloried. Dit is in 1839 deur die Franse chemikus Henri Regnault ontdek. Dit is 'n vloeistof met 'n kenmerkende pittige reuk. Dit het 'n narkose-effek. Nog 'n soortgelyke stofkoolstoftetrabromied. Dit word uit die as van mariene plante gehaal.
Gesondheidsgevaar
Moeras-metaan self is fisiologies onskadelik. Dit behoort aan nie-giftige paraffienkoolwaterstowwe. Hierdie groep stowwe word gekenmerk deur chemiese traagheid en swak oplosbaarheid in bloedplasma. Lug met 'n hoë konsentrasie moerasgas kan 'n persoon net doodmaak as hy 'n gebrek aan suurstof het.
Die aanvanklike tekens van versmoring (versmoring) verskyn wanneer die metaaninhoud vanaf 30% is. In hierdie geval neem die volume van asemhaling toe, die polsslag versnel, die koördinasie van spierbewegings word versteur. Maar die waarskynlikheid van sulke gevalle is uiters klein. Die feit is dat metaan ligter as lug is, wat verhoed dat dit in oormatige verhoudings ophoop.
Terselfdertyd stel navorsers die effek van moerasgas op die menslike psige gelyk aan die effek van diëtieleter. 'n Soortgelyke effek kan gelykgestel word aan 'n narkotiese middel. By mense wat lank in myne met hoë konsentrasies van metaan gewerk het, kan veranderinge in die outonome senuweestelsel (hipotensie, positiewe okulokardiale refleks, ens.) opgespoor word.
