Газ балотны: формула і прымяненне

Які вылучаецца з дна вадаёмаў газ - балотны газ з непрыемным пахам (іншая абагульненае назва - метан). З пункту гледжання навукі гэта форма, ці водородистый пазначаў. Па большай частцы ён складаецца з метану (CH _4). У ім таксама можа прысутнічаць азот, аргон, вадарод, фосфин і вуглякіслы газ.

ключавыя асаблівасці

Стандартны склад, хімічная формула газу балотнага - усё гэта наглядна дэманструе яго прыналежнасць да найпростых злучэнням вугляроду. Вакол дадзенага элемента групуюцца астатнія кампаненты. Газ балотны сустракаецца ў прыродзе ў вольным стане ў якасці сумесі з вуглекіслатой або азотам. Ён узнікае ў выніку раскладання арганічных рэчываў. Як правіла, гэта якія апынуліся пад вадой і пазбаўленыя доступу да паветра расліны.

Каменнавугальныя капальні - яшчэ адно месца, дзе фармуецца гаручы балотны газ. Ён запасіцца сярод парод пасля раскладання арганічных рэшткаў. Гэтаму спрыяюць шматлікія пустаты. Такія газы вырываюцца пры з'яўленні выпадкова ўзнік адтуліны.

месца адукацыі

Нягледзячы на сваё досыць адназначнае назву, газ балотны (а дакладней, метан) вылучаецца яшчэ і з земляных расколін побач з радовішчамі нафты. Першыя падобныя выпадкі былі зафіксаваныя ў Злучаных Штатах Амерыкі на берагах ракі Аллегейни, а таксама ў Расеі ў Каспійскім краі. У Баку па гэтай прычыне з даўніх часоў існавала паданне пра загадкавых бакінскіх агнях. Прыродны феномен апынуўся змяшаным з вуглекіслатой, азотам і нафтавымі парамі балотным газам.

З развіццём прамысловасці і тэхналогіі здабычы карысных выкапняў людзі навучыліся утылізаваць вылучаўся метан. Першы такі завод з'явіўся ў Пенсільваніі. Газ балотны адрозніваецца тым, што утвараецца бесперапынку, яго можна выявіць у любым балоце або сажалцы. Часта для гэтага дастаткова проста дакрануцца палкай да глею. Пасля гэтага бурбалкі газу усплываюць на водную паверхню.

Аснова балотнага газу

Адукацыі асноўнага кампанента прыроднага газу (метану) дапамагаюць бактэрыі. З-за іх пачынаецца закісанне абалоніны раслін, якое спрыяе з'яўленню метану. Самы чысты метан, як лічыцца, характэрны для гразевых вулканаў Апшаронскага і Керчанскага паўвостраваў.

Акрамя таго, ён узнікае ў саляных пакладах, крыніцах і фумаролы - адтулінах і расколінах, якія размяшчаюцца ў падножжаў вулканаў. Метан прысутнічае ў кішачніку чалавека. Яго ўтрымліваюць прадукты выдыхання некаторых жывёл. Адным з першых пісьмовых сведчанняў пра гэта рэчыве можна лічыць сачыненні антычнага пісьменніка Плінія, згадвае пра газападобных гаручых злучэннях.

выбуханебяспеку

Больш за ўсё балотны газ вядомы дзякуючы ўласным разбуральным уласцівасцях. Пры запальванні ў сумесі з паветрам ён выклікае выбух. Прычынай таму служаць ўласцівасці метану. Выбух балотнага газу і падобных злучэнняў доўгі час наводзіў жах на людзей, тлумачылі, што адбывалася забабонамі. Прычыны анамаліі сталі ясныя толькі пасля навуковага даследавання дадзенага феномену.

Балотны газ, метан і іншыя выбухованебяспечныя злучэння заахвоцілі людзей вынайсці лямпу Дэйві. Яе сталі выкарыстоўваць як на балотах, так і ў вугальных шахтах. У гэтай лямпе прадукты гарэння адводзіліся з дапамогай адмысловай сеткі, дзякуючы якой выключалася магчымасць узгарання гаручай газавай сумесі.

Гісторыя адкрыцця

Вялікі ўклад у вывучэнне балотнага газу (метану) унёс італьянскі навуковец Аллесандро Вольта. У 1776 годзе ён даказаў, што дадзенае рэчыва адрозніваецца ад вадароду, бо яму неабходна ўдвая больш кіслароду для спальвання. Акрамя таго, менавіта Вольта вызначыў, што балотны газ - гэта крыніца вугальнай кіслаты.

Італьянец выявіў метан на мяжы Швейцарыі і Італіі побач з возерам Лага-Маджорэ. Натхненнем для навукоўца паслужыў артыкул амерыканскага вучонага і палітыка Бенджаміна Франкліна пра феномен «гаручага паветра». Вольта першым атрымаў метан, збіраючы газ, вылучаемы балотам.

працяг даследаванняў

Іншымі важнымі даследчыкамі прыроднага феномена былі французскі хімік Клод Бертолле і брытанскі хімік Уільям Генры. Апошні з іх ў 1805 годзе вызначыў склад балотнага газу і адрозніў яго ад этылену (так званага маслородного газу).

Загадка выбуханебяспечнага рэчывы хавалася ў яго асноўным кампаненце - кіданне. Ён быў вызначаны як лёгкі вуглевадародны газ (у адрозненне ад цяжкага вуглевадароднай газу этылену). З часам выстаяўся іншы тэрмін - водородистый пазначаў. Даследаванні Генры працягнулі Джон Дальтон і Енс Якаб Берцелиус.

У 1813 годзе ангельскі хімік і геолаг Гемфри Дэйві правёў аналіз руднічным газу і прыйшоў да высновы, што гэта рэчыва - сумесь метану, вугальнага ангідрыду і азоту. Так было даказана, што гаручая сумесь, якая вылучаецца ў рудніках, тоесная падобнай сумесі на балотах.

Ўплыў на экалогію

Характэрны для балотнага газу метан ўзнікае з прычыны пэўных хімічных рэакцый. У першую чаргу гэта сухая перагонка арганікі (напрыклад, торфу або дрэва). Хімічна чысты метан атрымліваюць з дапамогай раскладання цинкметила вадой (пры гэтым выпрацоўваецца вокіс цынку). Сёння дадзенае рэчыва прыцягвае ўвагу многіх эколагаў з-за свайго ўдзелу ў фарміраванні парніковага эфекту. Адбываецца гэта з прычыны назапашвання метану ў атмасферы Зямлі. Балотны газ паглынае цеплавое выпраменьванне ў інфрачырвонай вобласці спектру. Па гэтым параметры ён саступае толькі чыстаму вуглякіслага газу. Эколагі ацэньваюць ўклад метану ва ўзмацненне парніковага эфекту прыкладна ў 30%.

Ўласцівасці, склад, хімічная формула газу балотнага сёння вывучаюцца ў рамках даследавання яго ўплыву на атмасферу нашай планеты. У натуральных колькасцях, выпрацоўваемых самой прыродай, ён не быў небяспечны ў якасці прычыны парніковага эфекту. Аднак праблема заключаецца ў тым, што велізарная колькасць метану трапляе ў атмасферу па віне саміх людзей. Аналаг балотнага газу выпрацоўваецца на разнастайных прадпрыемствах. Гэта так званы абиогенный метан. Той, які ўзнікае на балотах, лічыцца біягенных - гэта значыць якія ўзніклі ў выніку трансфармацый арганічнага рэчыва.

Метаногенез

Біясінтэз метану (а значыць, і ўзнікненне балотнага газу) таксама называецца метаногенезом. У гэтым працэсе ўдзельнічаюць бактэрыі археи. Яны аэробнай, гэта значыць могуць атрымліваць энергію для жыццядзейнасці, абыходзячыся без кіслароду. Археи не маюць мембранных арганэл і ядра.

Бактэрыі генеруюць метан, аднаўляючы одноуглеродные злучэння з дапамогай вугляродных спіртоў і одноуглеродных злучэнняў. Іншы спосаб - диспропорционирование ацэтату. Якая выпрацоўваецца бактэрыямі энергія трансфармуецца ферментамі АТФ-синтазами. У метаногенезе ўдзельнічаюць самыя розныя малекулы: каферменты, метанофуран, тетрагидрометаноптерин і т. Д.

Метаногены

Навуцы вядома 17 родаў і 50 відаў архей, здольных генерыраваць аснову балотнага газу. Яны ўтвараюць прымітыўныя шматцэлявыя калоніі. Самы вывучаны геном падобных архей - Methanosarcina acetivorans. Яны пераўтвораць у ацэтаты і метан монааксід вугляроду, выкарыстоўваючы для гэтага ферменты ацетаткиназы і фосфотрансацетилазы. Таксама існуе тэорыя аб тым, што гэтыя археи ў старажытнасці маглі трансфармавацца ў тиоэфир пры ўмове, што ў тагачасным глеі была высокая канцэнтрацыя сульфіду жалеза.

Прычына лясных пажараў

Пры дастатковай эмісіі і канцэнтрацыі балотны газ, возгоревшей, можа выклікаць буйны натуральны тарфяной і лясны пажар. Сёння існуе цэлы комплекс барацьбы з падобнымі з'явамі. Спецыяльныя службы праводзяць газавы маніторынг самых забалочаных абласцей. Яны адказваюць за прафілактыку і колькасны кантроль суадносін кампанентаў патэнцыйна небяспечнага газу.

Да прыкладу, адным з самых забалочаных ў Маскоўскай вобласці з'яўляецца усходні Шатурском раён. У яго вадаёмах водзіцца шмат рыбы (карасёў, акунёў, бычкоў, карпаў, шчупакоў, сазанов), трытонаў, жаб, змей, андатраў, птушак (чапляў, выпі, кулікоў, качак). У касьцях ўсіх гэтых жывёл змяшчаецца фосфар. Ён перапрацоўваецца бактэрыямі, пасля чаго з'яўляюцца некалькі іншыя рэчывы. Гэта дифосфин і фосфин. Менавіта яны з'яўляюцца галоўнымі ініцыятарамі ланцуговай рэакцыі па самазагарання. Што пачаліся падобным чынам пажары - сур'ёзная экалагічная праблема. Ад узгаранняў на балотах гараць не толькі лясы, але і тарфянікі. Пажар можа распаўсюдзіцца ўглыб іх. Такія тарфянікі могуць гарэць цэлымі гадамі.

У Расіі сканцэнтравана амаль дзве трэці ўсіх балот свету. Яны сустракаюцца ў цэнтры еўрапейскай часткі краіны, Заходняй Сібіры і на Камчатцы. Агульная плошча балотаў у Расіі - парадку 340 мільёнаў гектараў, 210 з якіх пакрытыя лясным покрывам. Больш за ўсё газу выпрацоўваецца летам. У такі перыяд за суткі на плошчы ў адзін гектар можа вылучыцца каля двух з паловай кілаграмаў метану.

Узаемадзеянне з кіслародам і хлорам

Прыродны балотны газ, формула хімічная якога - CH _4, гарыць ледзь свеціцца бледным полымем. Самы моцны выбух з ім адбываецца пры запальванні ў сумесі, якая змяшчае 7-8 аб'ёмаў паветра і 2 аб'ёму кіслароду. Газ малорастворим ў вадзе (у адрозненне ад алкаголю). Ён уступае ў рэакцыі выключна з галагенавымі.

Пры ўзаемадзеянні з хлорам балотны газ ўтварае хлорысты пазначаў CH ₃ Cl. Дадзенае рэчыва атрымліваюць лабараторным шляхам. Для гэтага хлорыставадароднай газ прапускаюць у кіпячы раствор з метилного алкаголю і расплаўленага хлорыстага цынку. У выніку атрымліваецца бескаляровы газ, характэрнай рысай якога з'яўляецца прыемны эфірны пах са саладкаватым густам. Пры моцным ціску або астуджэнні ён згушчаецца ў вадкасць.

Прымяненне і рэакцыі з галагенавымі

Метан (балотны газ), формула і ўжыванне якога ў якасці паліва вывучаюцца ў школьнай праграме, актыўна ўзаемадзейнічае з галагенавымі. У выніку рэакцый замяшчэння з гэтымі рэчывамі утвараюцца наступныя злучэнні: бромісты, хлорысты, фторысты і фторысты пазначаў. Апошні з іх упершыню быў атрыманы рускім хімікам Аляксандрам Бутлерова. Ёдзісты пазначаў - моцна пераламляльная святло жаўтлявая вадкасць. Тэмпература яе кіпення - 180 ° C.

Як называецца балотны газ, цалкам замяшчэнне галагенавыя? Гэта четыреххлористый вуглярод. Ён быў адкрыты французскім хімікам Анры Реньо ў 1839 годзе. Гэта вадкасць з характэрным рэзкім пахам. Яна валодае анестэзавалым эфектам. Іншае падобнае рэчыва - четырехбромистый вуглярод. Ён здабываецца з попелу ад марскіх раслін.

Небяспека для здароўя

Сам па сабе балотны метан фізіялагічна бясшкодны. Ён ставіцца да неядавітых парафінавыя вуглевадародах. Гэтая група рэчываў адрозніваецца хімічнай інэртнасцю і дрэнны растваральнасцю ў плазме крыві. Паветра з высокай канцэнтрацыяй балотнага газу можа забіць чалавека толькі ў тым выпадку, калі ён будзе адчуваць недахоп кіслароду.

Пачатковыя прыкметы задушвання (асфіксіі) выяўляюцца пры змесце метану ад 30%. У гэтым выпадку павялічваецца аб'ём дыхання, пачашчаецца пульс, парушаецца каардынацыя цягліцавых рухаў. Але верагоднасць падобных выпадкаў вельмі малая. Справа ў тым, што метан лягчэй паветра, што не дае яму запасіцца ў празмерных прапорцыях.

У той жа час даследчыкі прыраўноўваюць дзеянне балотнага газу на псіхіку чалавека да дзеяння диэтилового эфіру. Падобны эфект можна прыраўняць да наркатычнаму. У людзей, доўгі час працавалі ў шахтах з высокай канцэнтрацыяй метану, прасочваюцца змяненняў у вегетатыўнай нервовай сістэме (гіпатанія, станоўчы глазосердечный рэфлекс і т. Д.).