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Metano
Fórmula esquelética estéreo de metano con algunas medidas agregadas
Modelo de bola y palo de metano
Modelo de relleno espacial de metano
Nombres
Nombre IUPAC preferido
Metano [1]
Nombre IUPAC sistemático
Carbane (nunca recomendado [1] )
Otros nombres
  • Gas de pantano
  • Gas natural
  • Tetrahidruro de carbono
  • Carburo de hidrogeno
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
3DMet
1718732
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.000.739 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 200-812-7
59
KEGG
MallaMetano
Número RTECS
  • PA1490000
UNII
un numero1971
  • InChI = 1S / CH4 / h1H4 controlarY
    Clave: VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • C
Propiedades
C H 4
Masa molar16.043  g · mol −1
AparienciaGas incoloro
OlorInodoro
Densidad
  • 0,657  kg · m −3 (gas, 25  ° C, 1  atm)
  • 0,717  kg · m −3 (gas, 0  ° C, 1  atm) [2]
  • 422,8  g · L −1 (líquido, −162  ° C) [3]
Punto de fusion−182,456 ° C (−296,421 ° F; 90,694 K) [3]
Punto de ebullición−161,5 ° C (−258,7 ° F; 111,6 K) [3]
Punto crítico ( T , P )190,56 K, 4,5992 MPa
solubilidad en agua
22,7  mg · L −1 [4]
SolubilidadSoluble en etanol , éter dietílico , benceno , tolueno , metanol , acetona e insoluble en agua
log P1.09
Constante de la ley de Henry  ( k H )
14  nmol · Pa −1 · kg −1
Ácido conjugadoMetanio
Base conjugadaAnión de metilo
Susceptibilidad magnética (χ)
−17,4 × 10 −6  cm 3 · mol −1 [5]
Estructura
Grupo de puntos
T d
Forma molecular
Tetraedro
Momento bipolar
0  D
Termoquímica [6]
Capacidad calorífica ( C )
35,7  J · (K · mol) −1
Entropía molar estándar ( S o 298 )
186,3  J · (K · mol) −1
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 )
−74,6  kJ · mol −1
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚)
−50,5  kJ · mol −1
Entalpía estándar de combustión (Δ c H ⦵ 298 )
−891  kJ · mol −1
Peligros [7]
Ficha de datos de seguridadVer: página de datos
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHSPeligro
Declaraciones de peligro GHS
H220
Consejos de prudencia del SGA
P210
NFPA 704 (diamante de fuego)
2
4
0
SA
punto de inflamabilidad −188 ° C (−306,4 ° F; 85,1 K)
autoignición temperatura
 537 ° C (999 ° F; 810 K)
Límites explosivos4,4-17%
Compuestos relacionados
Alcanos relacionados
  • Yoduro de metilo
  • Difluorometano
  • Yodoformo
  • Tetracloruro de carbono
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctrica (ε r ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
Datos espectrales
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Referencias de Infobox

El metano ( Estados Unidos : / m ɛ θ eɪ n / o UK : / m i θ eɪ n / ) es un compuesto químico con la fórmula química CH 4 (un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno ). Es un hidruro del grupo 14 y el alcano más simple , y es el componente principal del gas natural . La relativa abundancia de metano en la Tierra lo convierte en un combustible económicamente atractivo, aunque capturarlo y almacenarlo plantea desafíos técnicos debido a su estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presión .

El metano de origen natural se encuentra tanto bajo tierra como bajo el lecho marino , y se forma mediante procesos geológicos y biológicos. El depósito más grande de metano se encuentra debajo del lecho marino en forma de clatratos de metano . Cuando el metano alcanza la superficie y la atmósfera , se lo conoce como metano atmosférico . [9] La concentración de metano atmosférico de la Tierra ha aumentado en aproximadamente un 150% desde 1750, y representa el 20% del forzamiento radiativo total de todos los gases de efecto invernadero de larga duración y mezclados a nivel mundial . [10] También se ha detectado metano en otros planetas, incluido Marte., que tiene implicaciones para la investigación en astrobiología . [11]

Propiedades y vinculación [ editar ]

El metano es una molécula tetraédrica con cuatro enlaces C – H equivalentes . Su estructura electrónica es descrito por cuatro orbitales moleculares de unión (MOS) que resultan de la superposición de los orbitales de valencia en C y H . El MO de menor energía es el resultado de la superposición del orbital 2s en el carbono con la combinación en fase de los orbitales 1s en los cuatro átomos de hidrógeno. Por encima de este nivel de energía hay un conjunto de OM triplemente degenerado que implica la superposición de los orbitales 2p en el carbono con varias combinaciones lineales de los orbitales 1s en el hidrógeno. El esquema de enlace "tres sobre uno" resultante es consistente con las mediciones espectroscópicas de fotoelectrones.

A temperatura ambiente y presión estándar , el metano es un gas incoloro e inodoro. [12] El olor familiar del gas natural que se usa en los hogares se logra mediante la adición de un olor , generalmente mezclas que contienen terc-butiltiol , como medida de seguridad. El metano tiene un punto de ebullición de -161,5  ° C a una presión de una atmósfera . [3] Como gas, es inflamable en un rango de concentraciones (5,4–17%) en el aire a presión estándar .

El metano sólido existe en varias modificaciones . Actualmente se conocen nueve. [13] El enfriamiento del metano a presión normal da como resultado la formación de metano I. Esta sustancia cristaliza en el sistema cúbico ( grupo espacial Fm 3 m). Las posiciones de los átomos de hidrógeno no están fijas en el metano I, es decir, las moléculas de metano pueden girar libremente. Por tanto, es un cristal de plástico . [14]

Reacciones químicas [ editar ]

Las principales reacciones químicas del metano son la combustión , el reformado con vapor de gas de síntesis y la halogenación . En general, las reacciones al metano son difíciles de controlar.

Oxidación selectiva [ editar ]

La oxidación parcial del metano a metanol es un desafío porque la reacción generalmente progresa hasta el dióxido de carbono y el agua, incluso con un suministro insuficiente de oxígeno . La enzima metano monooxigenasa produce metanol a partir de metano, pero no se puede utilizar para reacciones a escala industrial. [15] Se han desarrollado algunos sistemas catalizados homogéneamente y sistemas heterogéneos, pero todos tienen importantes inconvenientes. Estos generalmente operan generando productos protegidos que están protegidos de la sobreoxidación. Los ejemplos incluyen el sistema Catalytica , zeolitas de cobrey zeolitas de hierro que estabilizan el sitio activo de alfa-oxígeno . [dieciséis]

Un grupo de bacterias impulsa la oxidación del metano con nitrito como oxidante en ausencia de oxígeno , dando lugar a la llamada oxidación anaeróbica del metano . [17]

Reacciones ácido-base [ editar ]

Como otros hidrocarburos , el metano es un ácido muy débil . Se estima que su pK a en DMSO es 56. [18] No se puede desprotonizar en solución, pero la base conjugada se conoce en formas como el metillitio .

Se ha observado una variedad de iones positivos derivados del metano, principalmente como especies inestables en mezclas de gases a baja presión. Estos incluyen metenio o catión metilo CH+
3, catión metano CH+
4, y metanio o metano protonado CH+
5. Algunos de estos se han detectado en el espacio ultraterrestre . El metanio también se puede producir como soluciones diluidas de metano con superácidos . Cationes con mayor carga, como CH2+
6y CH3+
7, se han estudiado teóricamente y se conjetura que son estables. [19]

A pesar de la fuerza de sus enlaces C-H, existe un gran interés en los catalizadores que facilitan la activación del enlace C-H en el metano (y otros alcanos de menor número ). [20]

Combustión [ editar ]

Las burbujas de metano se pueden quemar en una mano mojada sin lastimarse.

El calor de combustión del metano es de 55,5 MJ / kg. [21] La combustión de metano es una reacción de varios pasos que se resume a continuación:

CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O ( Δ H = −891 k J / mol , en condiciones estándar)

La química de cuatro pasos de Peters es una química de cuatro pasos que se reduce sistemáticamente y que explica la quema de metano.

Reacciones de radicales de metano [ editar ]

Dadas las condiciones apropiadas, el metano reacciona con los radicales halógenos de la siguiente manera:

X • + CH 4 → HX + CH 3 •
CH 3 • + X 2 → CH 3 X + X •

donde X es un halógeno : flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) o yodo (I). Este mecanismo para este proceso se llama halogenación de radicales libres . Se inicia cuando la luz ultravioleta o algún otro iniciador de radicales (como los peróxidos ) produce un átomo de halógeno . Se produce una reacción en cadena de dos pasos en la que el átomo de halógeno extrae un átomo de hidrógeno de una molécula de metano, lo que da como resultado la formación de una molécula de haluro de hidrógeno y un radical metilo (CH 3•). El radical metilo luego reacciona con una molécula del halógeno para formar una molécula del halometano, con un nuevo átomo de halógeno como subproducto. [22] Pueden ocurrir reacciones similares en el producto halogenado, lo que lleva al reemplazo de átomos de hidrógeno adicionales por átomos de halógeno con estructuras de dihalometano , trihalometano y finalmente tetrahalometano , dependiendo de las condiciones de reacción y la relación de halógeno a metano.

Usos [ editar ]

El metano se utiliza en procesos químicos industriales y puede transportarse como líquido refrigerado (gas natural licuado o GNL ). Si bien las fugas de un recipiente de líquido refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la mayor densidad del gas frío, el gas a temperatura ambiente es más liviano que el aire. Los gasoductos distribuyen grandes cantidades de gas natural, del cual el metano es el componente principal.

Combustible [ editar ]

El metano se utiliza como combustible para hornos, hogares, calentadores de agua, hornos, automóviles, [23] [24] turbinas y otras cosas. El carbón activado se usa para almacenar metano. Metano líquido refinado es utilizado como un combustible para cohetes , [25] cuando se combina con oxígeno líquido , como en las BE-4 y Raptor motores. [26]

Como componente principal del gas natural , el metano es importante para la generación de electricidad al quemarlo como combustible en una turbina de gas o generador de vapor . En comparación con otros combustibles de hidrocarburos , el metano produce menos dióxido de carbono por cada unidad de calor liberada. Aproximadamente a 891 kJ / mol, el calor de combustión del metano es menor que el de cualquier otro hidrocarburo. Sin embargo, produce más calor por masa (55,7 kJ / g) que cualquier otra molécula orgánica debido a su contenido relativamente grande de hidrógeno, que representa el 55% del calor de combustión [27].pero aporta solo el 25% de la masa molecular del metano. En muchas ciudades, el metano se canaliza a los hogares para la calefacción y la cocina domésticas . En este contexto se le suele conocer como gas natural , que se considera que tiene un contenido energético de 39 megajulios por metro cúbico, o 1.000 BTU por pie cúbico estándar . El gas natural licuado (GNL) es predominantemente metano (CH 4 ) convertido en forma líquida para facilitar su almacenamiento o transporte.

Como combustible para cohetes, el metano ofrece la ventaja sobre el queroseno de producir pequeñas moléculas de escape. Esto deposita menos hollín en las partes internas de los motores de los cohetes, lo que reduce la dificultad de reutilización del propulsor. El menor peso molecular del escape también aumenta la fracción de energía térmica que se encuentra en forma de energía cinética disponible para la propulsión, aumentando el impulso específico del cohete. El metano líquido también tiene un rango de temperatura (91-112 K) casi compatible con el oxígeno líquido (54-90 K).

Materia prima química [ editar ]

El gas natural , que se compone principalmente de metano, se utiliza para producir gas hidrógeno a escala industrial. El reformado con vapor de metano (SMR), o simplemente conocido como reformado con vapor, es el método más común para producir gas hidrógeno a granel comercial. Más de 50 millones de toneladas métricas se producen anualmente en todo el mundo (2013), principalmente a partir del SMR de gas natural. [28] Gran parte de este hidrógeno se utiliza en refinerías de petróleo , en la producción de productos químicos y en el procesamiento de alimentos. Se utilizan grandes cantidades de hidrógeno en la síntesis industrial de amoníaco .

A altas temperaturas (700-1100 ° C) y en presencia de un metal de base en catalizador ( níquel ), reacciona con vapor de metano para producir una mezcla de CO y H 2 , conocido como "gas de agua" o " syngas ":

CH 4 + H 2 O ⇌ CO + 3 H 2

Esta reacción es fuertemente endotérmica (consume calor, Δ H r = 206 kJ / mol). Se obtiene hidrógeno adicional mediante la reacción de CO con agua a través de la reacción de desplazamiento de agua-gas :

CO + H 2 O ⇌ CO 2 + H 2

Esta reacción es levemente exotérmica (produce calor, Δ H r = -41 kJ / mol).

El metano también se somete a cloración por radicales libres en la producción de clorometanos, aunque el metanol es un precursor más típico. [29]

Generación [ editar ]

Rutas geológicas [ editar ]

Ver también: Biogeoquímica

Las dos rutas principales para la generación geológica de metano son (i) orgánica (generada térmicamente o termogénica) e (ii) inorgánica ( abiótica ). [11] El metano termogénico se produce debido a la descomposición de la materia orgánica a temperaturas y presiones elevadas en los estratos sedimentarios profundos . La mayor parte del metano de las cuencas sedimentarias es termogénico; por lo tanto, el metano termogénico es la fuente más importante de gas natural. Los componentes de metano termogénico generalmente se consideran reliquias (de una época anterior). Generalmente, la formación de metano termogénico (en profundidad) puede ocurrir a través de la descomposición de materia orgánica o síntesis orgánica. Ambas formas pueden involucrar microorganismos ( metanogénesis), pero también puede ocurrir de forma inorgánica. Los procesos involucrados también pueden consumir metano, con y sin microorganismos.

La fuente más importante de metano en profundidad (lecho de roca cristalina) es abiótica. Abiótico significa que el metano se crea a partir de compuestos inorgánicos, sin actividad biológica, ya sea mediante procesos magmáticos o mediante reacciones agua-roca que ocurren a bajas temperaturas y presiones, como la serpentinización . [30] [31]

Rutas biológicas [ editar ]

Artículo principal: metanogénesis

La mayor parte del metano de la Tierra es biogénico y se produce por metanogénesis , [32] [33] una forma de respiración anaeróbica que sólo se sabe que realizan algunos miembros del dominio Archaea . [34] Los metanógenos ocupan los vertederos y otros suelos, [35] los rumiantes (por ejemplo, vacas o ganado ), [36] las entrañas de las termitas y los sedimentos anóxicos debajo del lecho marino y el fondo de los lagos. Los campos de arroz también generan grandes cantidades de metano durante el crecimiento de las plantas. [37]Estos microorganismos utilizan este proceso de varios pasos para obtener energía. La reacción neta de la metanogénesis es:

CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O

El paso final del proceso es catalizado por la enzima metil coenzima M reductasa (MCR). [38]

Pruebas de producción de metano exhalado en ovejas australianas (2001), CSIRO
Esta imagen representa un rumiante, más específicamente una oveja que produce metano dentro de las cuatro etapas de hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis.

Rumiantes [ editar ]

Los rumiantes, como el ganado, eructan metano, lo que representa aproximadamente el 22% de las emisiones anuales de metano de los Estados Unidos a la atmósfera. [39] Un estudio informó que el sector ganadero en general (principalmente ganado, pollos y cerdos) produce el 37% de todo el metano inducido por el hombre. [40] Un estudio de 2013 estimó que el ganado representaba el 44% del metano inducido por el hombre y aproximadamente el 15% de las emisiones de gases de efecto invernadero inducidas por el hombre. [41] Se están realizando muchos esfuerzos para reducir la producción de metano del ganado, como tratamientos médicos y ajustes dietéticos, [42] y atrapar el gas para usarlo como energía. [43]

Sedimentos del lecho marino [ editar ]

La mayor parte del subsuelo es anóxico porque los microorganismos aeróbicos eliminan el oxígeno en los primeros centímetros del sedimento. Debajo del lecho marino repleto de oxígeno, los metanógenos producen metano que es utilizado por otros organismos o queda atrapado en los hidratos de gas . [34] Estos otros organismos que utilizan metano para obtener energía se conocen como metanótrofos (comedores de metano) y son la razón principal por la que poco metano generado en profundidad llega a la superficie del mar. [34] Se ha descubierto que los consorcios de arqueas y bacterias oxidan el metano a través de la oxidación anaeróbica del metano (AOM); los organismos responsables de esto son las arqueas anaeróbicas metanotróficas(ANME) y Bacterias Reductoras de Sulfato (SRB). [44]

Rutas industriales [ editar ]

Hay pocos incentivos para producir metano industrialmente. El metano se produce hidrogenando dióxido de carbono mediante el proceso Sabatier . El metano también es un subproducto de la hidrogenación del monóxido de carbono en el proceso Fischer-Tropsch , que se practica a gran escala para producir moléculas de cadena más larga que el metano.

Ejemplo de gasificación de carbón a metano a gran escala es la planta Great Plains Synfuels , iniciada en 1984 en Beulah, Dakota del Norte, como una forma de desarrollar abundantes recursos locales de lignito de bajo grado , un recurso que de otro modo sería difícil de transportar por su uso. peso, contenido de cenizas , bajo poder calorífico y propensión a la combustión espontánea durante el almacenamiento y transporte.

Power to metano es una tecnología que utiliza energía eléctrica para producir hidrógeno a partir del agua por electrólisis y utiliza la reacción de Sabatier para combinar hidrógeno con dióxido de carbono para producir metano. A partir de 2016, esto está principalmente en desarrollo y no en un uso a gran escala. Teóricamente, el proceso podría usarse como un amortiguador para el exceso de energía y fuera de horas pico generada por generadores eólicos y paneles solares altamente fluctuantes . Sin embargo, dado que actualmente se utilizan grandes cantidades de gas natural en las centrales eléctricas (por ejemplo, CCGT ) para producir energía eléctrica, las pérdidas de eficiencia no son aceptables.

Síntesis de laboratorio [ editar ]

El metano se puede producir mediante la protonación de metil litio o un reactivo de metil Grignard como el cloruro de metilmagnesio . También se puede preparar a partir de acetato de sodio anhidro e hidróxido de sodio seco , mezclados y calentados por encima de 300 ° C (con carbonato de sodio como subproducto). [ cita requerida ] En la práctica, un requisito de metano puro puede cumplirse fácilmente con una botella de gas de acero de los proveedores de gas estándar.

Ocurrencia [ editar ]

El metano fue descubierto y aislado por Alessandro Volta entre 1776 y 1778 cuando estudiaba el gas de las marismas del lago Maggiore . Es el componente principal del gas natural, alrededor del 87% en volumen. La principal fuente de metano es la extracción de depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural , y la extracción de gas de vetas de carbón se convierte en una fuente importante (consulte Extracción de metano de lecho de carbón , un método para extraer metano de un depósito de carbón , mientras que la recuperación mejorada de metano de lecho de carbón es una método de recuperación de metano de vetas de carbón no extraíble). Se asocia con otros combustibles de hidrocarburos y, en ocasiones, se acompaña dehelio y nitrógeno . El metano se produce a niveles poco profundos (baja presión) por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica y el metano reelaborado de las profundidades de la superficie de la Tierra. En general, los sedimentos que generan gas natural están enterrados más profundamente y a temperaturas más altas que los que contienen petróleo .

El metano se transporta generalmente a granel por gasoductos en su forma de gas natural, o por cargueros de GNL en su forma licuada; pocos países lo transportan en camión.

Metano atmosférico [ editar ]

Artículo principal: metano atmosférico
Evolución de la concentración de metano desde 1987 hasta septiembre de 2020 en Mauna Loa (Hawaii).

En 2010, los niveles de metano en el Ártico se midieron a 1850 nmol / mol. Este nivel es más del doble que en cualquier momento de los últimos 400.000 años. Las concentraciones históricas de metano en la atmósfera del mundo han oscilado entre 300 y 400 nmol / mol durante los períodos glaciales comúnmente conocidos como edades de hielo , y entre 600 y 700 nmol / mol durante los períodos interglaciares cálidos . Los océanos de la Tierra son una importante fuente potencial de metano ártico. [45]

El metano es un gas de efecto invernadero importante con un potencial de calentamiento global de 34 en comparación con el CO 2 (potencial de 1) durante un período de 100 años y 72 durante un período de 20 años. [46] [47]

La concentración de metano atmosférico de la Tierra ha aumentado en aproximadamente un 150% desde 1750, y representa el 20% del forzamiento radiativo total de todos los gases de efecto invernadero de larga duración y mezclados a nivel mundial (estos gases no incluyen el vapor de agua, que es de lejos el mayor componente del efecto invernadero ). [10]

De 2015 a 2019 se han registrado fuertes aumentos en los niveles de metano atmosférico. [48] [49] En febrero de 2020, se informó que las emisiones de metano de la industria de los combustibles fósiles podrían haberse subestimado significativamente. [50]

El cambio climático puede aumentar los niveles de metano atmosférico al aumentar la producción de metano en los ecosistemas naturales, formando una retroalimentación del cambio climático . [34] [51]

Clatratos [ editar ]

Los clatratos de metano (también conocidos como hidratos de metano) son jaulas sólidas de moléculas de agua que atrapan moléculas individuales de metano. Se han encontrado reservorios importantes de clatratos de metano en el permafrost ártico y a lo largo de los márgenes continentales debajo del fondo del océano dentro de la zona de estabilidad del clatrato gaseoso , ubicados a altas presiones (1 a 100 MPa; el extremo inferior requiere una temperatura más baja) y bajas temperaturas (<15 ° C ; el extremo superior requiere mayor presión). [52] Los clatratos de metano pueden formarse a partir de metano biogénico, metano termogénico o una mezcla de ambos. Estos depósitos son tanto una fuente potencial de combustible de metano como un contribuyente potencial al calentamiento global. [53] [54]La masa global de carbono almacenada en los clatratos gaseosos aún es incierta y se ha estimado en 12.500 Gt de carbono y tan solo en 500 Gt de carbono. [55] La estimación ha disminuido con el tiempo con una estimación más reciente de ~ 1800 Gt de carbono. [56] Una gran parte de esta incertidumbre se debe a nuestra brecha de conocimiento sobre las fuentes y sumideros de metano y la distribución de clatratos de metano a escala global. Por ejemplo, una fuente de metano descubierta relativamente recientemente fue descubierta en una cresta de extensión ultralenta en el Ártico. [57] Algunos modelos climáticos sugieren que el régimen actual de emisión de metano del fondo del océano es potencialmente similar al del período del Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno.( PETM ) hace unos 55,5 millones de años, aunque no hay datos que indiquen que el metano procedente de la disociación del clatrato llegue actualmente a la atmósfera. [56] La liberación de metano en el Ártico a partir del permafrost y los clatratos de metano del fondo marino es una consecuencia potencial y una causa adicional del calentamiento global ; esto se conoce como la hipótesis de la pistola de clatrato . [58] [59] [60] [61] Los datos de 2016 indican que el permafrost ártico se descongela más rápido de lo previsto. [62]

Metano extraterrestre [ editar ]

Artículo principal: atmósfera extraterrestre

Medio interestelar [ editar ]

El metano es abundante en muchas partes del sistema solar y potencialmente podría recolectarse en la superficie de otro cuerpo del sistema solar (en particular, utilizando la producción de metano a partir de materiales locales que se encuentran en Marte [63] o Titán ), proporcionando combustible para un viaje de regreso. . [25] [64]

Marte [ editar ]

Se ha detectado metano en todos los planetas del sistema solar y en la mayoría de las lunas más grandes. [ cita requerida ] Con la posible excepción de Marte , se cree que proviene de procesos abióticos . [65] [66]

Metano (CH 4 ) en Marte: posibles fuentes y sumideros

El rover Curiosity ha documentado las fluctuaciones estacionales de los niveles de metano atmosférico en Marte. Estas fluctuaciones alcanzaron su punto máximo al final del verano marciano en 0,6 partes por mil millones. [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74]

El metano se ha propuesto como posible propulsor de cohetes en futuras misiones a Marte debido en parte a la posibilidad de sintetizarlo en el planeta mediante la utilización de recursos in situ . [75] Se puede usar una adaptación de la reacción de metanización de Sabatier con un lecho de catalizador mixto y un cambio inverso de agua y gas en un solo reactor para producir metano a partir de las materias primas disponibles en Marte, utilizando agua del subsuelo marciano y dióxido de carbono en la atmósfera marciana . [63]

El metano podría producirse mediante un proceso no biológico llamado serpentinización [a] que involucra agua, dióxido de carbono y el mineral olivino , que se sabe que es común en Marte. [76]

Historia [ editar ]

Alessandro Volta

En noviembre de 1776, el metano fue identificado científicamente por primera vez por el físico italiano Alessandro Volta en las marismas del lago Maggiore, a caballo entre Italia y Suiza . Volta se inspiró para buscar la sustancia después de leer un artículo escrito por Benjamin Franklin sobre "aire inflamable". [77] Volta recogió el gas que se elevaba del pantano, y en 1778 había aislado el gas puro. [78] También demostró que el gas podía encenderse con una chispa eléctrica. [78]

El nombre "metano" fue acuñado en 1866 por el químico alemán August Wilhelm von Hofmann . [79] [80] El nombre se deriva del metanol .

Etimología [ editar ]

Etimológicamente, la palabra " metano " proviene del sufijo químico " -ane ", que denota sustancias pertenecientes a la familia de los alcanos; y la palabra " metilo ", que se deriva del alemán " metilo " (1840) o directamente del francés " méthyle ", que es una formación posterior del francés " méthylène " (correspondiente al inglés "metileno"), el cuya raíz fue acuñada por Jean-Baptiste Dumas y Eugène Péligot en 1834 del griego " methy " (relacionado con el inglés "mead") y " hyle " (que significa "madera").El radical lleva este nombre porque se detectó por primera vez en metanol., un alcohol aislado por primera vez por destilación de madera. El sufijo químico " -ane " proviene del sufijo químico coordinador " -ine " que proviene del sufijo femenino latino " -ina " que se aplica para representar resúmenes. La coordinación de "-ane", "-ene", "-one", etc. fue propuesta en 1866 por el químico alemán August Wilhelm von Hofmann (1818-1892). [81]

Abreviaturas [ editar ]

La abreviatura CH 4 -C puede significar la masa de carbono contenida en una masa de metano, y la masa de metano es siempre 1,33 veces la masa de CH 4 -C. [82] [83] CH 4 -C también puede significar la relación metano-carbono, que es 1,33 en masa. [84] El metano a escalas de la atmósfera se mide comúnmente en teragramos (Tg CH 4 ) o millones de toneladas métricas (MMT CH 4 ), que significan lo mismo. [85] También se utilizan otras unidades estándar, como nanomol (nmol, una mil millonésima parte de un mol), mol (mol), kilogramo y gramo .

Seguridad [ editar ]

El metano no es tóxico , pero es extremadamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano también es asfixiante si la concentración de oxígeno se reduce a menos del 16% por desplazamiento, ya que la mayoría de las personas pueden tolerar una reducción del 21% al 16% sin efectos nocivos . La concentración de metano a la que el riesgo de asfixia se vuelve significativo es mucho mayor que la concentración del 5 al 15% en una mezcla inflamable o explosiva. Los gases de escape de metano pueden penetrar en el interior de los edificios cerca de los vertederos y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano. Algunos edificios tienen sistemas de recuperación especialmente diseñados debajo de sus sótanos para capturar activamente este gas y ventilarlo lejos del edificio.

Las explosiones de gas metano son responsables de muchos desastres mineros mortales. [86] Una explosión de gas metano fue la causa del desastre de la mina de carbón Upper Big Branch en Virginia Occidental el 5 de abril de 2010, matando a 29. [87]

Ver también [ editar ]

  • Desastre de la mina Zasyadko de 2007
  • Origen del petróleo abiogénico
  • Producción aeróbica de metano
  • Digestión anaeróbica
  • Respiración anaerobica
  • Emisiones de metano ártico
  • Biogás
  • Campo de filtración de carbón Oil Point
  • Densidad de energia
  • Emisiones fugitivas de gases
  • Iniciativa global de metano
  • Halometano , derivados de metano halogenados.
  • Ciclo de hidrógeno
  • Gas industrial
  • Lago Kivu (más general: erupción límnica )
  • Lista de alcanos de cadena lineal
  • Metanización
  • Emisiones de metano
  • Metano en Marte: atmósfera
  • Metano en Marte: clima
  • Metanógeno , arqueas que producen metano.
  • Metanogénesis , microbios que producen metano.
  • Metanótrofos , bacterias que crecen con el metano.
  • Grupo metilo , un grupo funcional relacionado con el metano.
  • Thomas Gold

Notas [ editar ]

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Fuentes citadas [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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