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Erdgas: die Formel. Chemische Formel von Gas. Alle Arten von Erdgas

Heute wissen wir, eine große Vielfalt von Gasen. Einige dieser Menschen erhielten Labormethoden von Chemikalien, einige bildeten sich als Folge der Reaktionen als Nebenprodukte. Und welche Gase werden in der Natur produziert? Der Haupt solcher Gase natürliche, natürlichen Ursprungs sind vier:

  • Erdgas, deren Formel CH 4;
  • Stickstoff, N 2;
  • Wasserstoff, H 2;
  • Kohlendioxid, CO 2.

Natürlich gibt es einige andere – Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Inertgase, Kohlenmonoxid. Allerdings sind die oben im Wesentlichen wichtig für die Menschen, und sie für verschiedene Zwecke, als Brennstoff enthält.

Was ist Erdgas?

Erdgas ist als solche bekannt, die die Natur uns gibt. Das heißt, der Inhalt in dem Innern der Erde ist viel höher und mehr als die Menge, die in der Industrie als Folge von chemischen Reaktionen erhalten wird.

Gemeinhin als Erdgas, Methan bekannt, aber das ist nicht wahr. Wenn man sich die Zusammensetzung der Fraktionen Gas betrachten, können wir seine nächste Komponente Zusammensetzung siehe:

  • Methan (96%);
  • Ethan;
  • Propan;
  • Butan;
  • Wasserstoff;
  • Kohlendioxid;
  • Stickstoff;
  • Schwefelwasserstoff (klein, trace amounts).

So scheint es , dass das Erdgas – eine Mischung aus mehreren natürlich vorkommenden Gasen.

Erdgas: Formel

Vom chemischen Standpunkt aus Erdgas ist ein Gemisch von linearen Kohlenwasserstoffen einfache Struktur – Methan, Ethan, Propan und Butan. Da jedoch ein größeres Volumen aller Methan, das akzeptierte allgemeine Formel Erdgas direkt Formel Methan exprimieren. Somit stellt sich heraus , dass die chemische Formel von Erdgas Methan CH 4.

Die übrigen Komponenten haben die folgende empirische Formel in der Chemie:

  • ethan – C 2 H 6;
  • Propan – C 3 H 8;
  • Butan – C 4 H 10;
  • Kohlendioxid – CO 2;
  • Stickstoff – N 2;
  • H – H 2;
  • Schwefelwasserstoff – H 2 S.

Ein Gemisch solcher Substanzen ist Erdgas. Seine Haupt Formel Methan Verbindung zeigt an, dass der Kohlenstoffgehalt desselben sehr klein ist. Dies wirkt sich auf seine physikalischen Eigenschaften, wie die Fähigkeit, ein farb- zu verbrennen, vollständig Punkt rauchen. Während andere Mitglieder ihrer homologen Reihe (Reihe gesättigte Kohlenwasserstoffe oder Alkane) während der Verbrennung schwarze rauchige Flamme zu bilden.

in der Natur

In der Natur wird dieses Gas tief unter der Erde, die dicken und dichte Schichten von Sedimentgestein gefunden. Es gibt zwei Theorien über die Entstehung von Erdgas in der Natur.

  1. Die Theorie der tektonischen Bewegungen rockt. Die Befürworter dieser Theorie glauben, dass die Kohlenwasserstoffe in den Eingeweiden der Erde enthalten und wird immer als Folge von tektonischen Bewegungen und Schnitte bis angehoben. An der Spitze der hohen Druck- und Temperaturänderungen machen sie als Folge von chemischen Reaktionen in den beiden natürlichen Mineralien – Öl und Gas.
  2. Biogene Theorie schlägt vor, ein weiteres Verfahren, bei dem Erdgas gebildet wird. Die Formel spiegelt die qualitative Zusammensetzung – Kohlenstoff und Wasserstoff, die, dass seine Bildung legt nahe, nahmen lebende organische Wesen, die Leichen in denen hauptsächlich gebaut aus diesen Elementen, wie alle Lebewesen auf diesem Planeten, die bis heute existieren. Im Laufe der Zeit sank die Überreste von toten Pflanzen und Tieren unter dem Meeresboden, wo es weder Sauerstoff war noch Bakterien die organischen Stoffe zersetzen und recyceln. Als Folge der anaeroben Zerfall von Biomasse aufgetreten ist, und über Millionen von Jahren, eine Quelle von zwei Mineralien – Öl und Gas. Somit Grundlage sowohl der gleichen – es Kohlenwasserstoffe und teilweise von niedermolekularen Substanzen. Die chemische Formel des Gas- und Öl beweist es. bei Belichtung jedoch unterschiedliche Bedingungen und verschiedene Produkte gebildet werden: ein hoher Druck und Temperatur – Gas, das niedrig – Öl.

Heute sind die Hauptbereiche und Erdgasreserven haben Länder wie Russland, USA, Kanada, Iran, Norwegen und die Niederlande.

Nach seinem Aggregatzustand von Erdgas kann nicht immer nur im Gaszustand enthalten sein. Es gibt mehrere Optionen für die Kondensation:

  1. Das Gas in den Ölmolekülen gelöst.
  2. Gas in den Wassermolekülen gelöst.
  3. Gashydrate bilden einen Feststoff.
  4. Unter normalen Bedingungen – gasförmige Verbindung.

Jeder dieser Zustände hat seinen eigenen Bereich, und ist sehr wertvoll für den Menschen.

Erste Schritte in Labor und Industrie

Neben der Erdgasproduktion Orten gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, um es im Labor zu bekommen. Diese Verfahren sind jedoch, wird sicherlich nur für kleinere Produktchargen verwendet werden, da die Erdgaskosten in der Laborsynthese zu implementieren ist nicht rentabel.

Labormethoden:

  1. Hydrolyse niedermolekularen Verbindungen – Aluminiumcarbid Al 4 C 3 + 12H 2 O = 3CH 4 + 4AL (OH) 3.
  2. Natriumacetat in Gegenwart von Alkali: CH 3 COOH + NaOH = CH 4 + Na 2 CO 3.
  3. Aus Syngas: CO + 3H 2 = CH 4 + H 2 O.
  4. Von den einfachen Substanzen – Kohlenstoff und Wasserstoff – bei erhöhter Temperatur und Druck.

Die chemische Formel von Erdgas Methan Formel reflektiert wird , so daß alle Reaktionen charakteristisch von Alkanen, dadurch gekennzeichnet für ein bestimmtes Gas.

Die Industrie erzeugte Methan Extraktion aus natürlichen Lagerstätten und Weiterverarbeitung von Fraktionen. Außerdem wird das Produktgas gereinigt werden muss erforderlich. Nach Erdgas Methan zeigt Formel nur einen Teil der Komponenten, die es enthält. Für den Gebrauch im Haushalt braucht sauberes Gas keine andere als Methan enthält. Abnehmbarer Ethan, Propan, Butan und andere Gase sind ebenfalls weit verbreitet.

physikalische Eigenschaften

Gasgleichung gibt eine Vorstellung davon, welche physikalischen Eigenschaften, die er besitzen muss. Überlegen Sie, welche Art von Eigenschaften.

  1. Farbloser Feststoff, geruchlos.
  2. Ungefähre Dichte variiert zwischen 0,7-1 kg / m 3.
  3. Die Verbrennungstemperatur von 650 0 C.
  4. Fast zwei Mal leichter als Luft.
  5. Die Wärme, die durch die Verbrennung von einem Kubikmeter Gas freigesetzt, die gleich 46 Millionen Joules.
  6. Bei höheren Konzentrationen (über 15%) in dem Luft-Gas ist sehr explosiv.
  7. Wenn als Brennstoff weist Oktanzahl gleich 130 verwendet.

Das reine Gas wird nur erhalten, nachdem es durch eine spezielle Aufbereitungsanlage (Anlagen), die, die auf dem Gelände der fossilen Extraktion errichtet werden.

Anwendung

Es gibt mehrere Hauptbereiche der Nutzung von Erdgas. Nach Zugabe seiner Hauptkomponente, das Gas , das Formel CH 4 verwendet , und alle anderen Komponenten des Gemisches.

1. Verbraucherlebenssphäre. Hier bezieht er sich auf eine Gas Kochen, Heizen von Wohngebäuden, Brennstoff für Kessel und so weiter. Das Gas für das Kochen verwendet wird, hinzufügen, spezielle Substanzen zu der Gruppe von Mercaptanen gehören. Dies geschieht, dass im Fall des Auslaufens von Gasleitungen oder anderen Verfehlungen, um sicherzustellen, dass die Menschen es riechen können und Maßnahmen ergreifen. Haushaltsgasgemisch (das eine Mischung aus Propan und Butan) ist äußerst explosiv in höheren Konzentrationen. Mercaptane auch spezifischen und unangenehmen Geruch von Erdgas machen. Die Formel von Elementen wie Schwefel und Phosphor, die ihnen eine Spezifität verleiht.

2. Die chemische Produktion. In diesem Bereich einer der wichtigsten Ausgangsstoffe für viele wichtigen Reaktionen Herstellung von Verbindungen ist Erdgas, die Formel, die Synthesen, in denen demonstriert kann einbezogen werden:

  • Grundlage bei der Herstellung von Kunststoffen, die die am häufigsten moderne Material für praktisch alle Bereiche der Industrie sind;
  • Rohstoffe bei der Synthese von Ethinyl, Cyanwasserstoff und Ammoniak. Sami diese Produkte in der Zukunft gehen auf die Herstellung von vielen synthetischen Fasern und Geweben, Düngemitteln und Isolierung in Bau;
  • Gummi, Methanol, organische Säuren – aus Methan und anderen Substanzen gebildet. Sind in nahezu allen Bereichen des menschlichen Lebens eingesetzt;
  • Polyethylen und viele andere Verbindungen synthetischer Natur erhalten Methan danken.

3. Verwendung als Brennstoff. Darüber hinaus wurde für jede Art von menschlicher Aktivität, die von dem entsprechenden Typ von Tischleuchten Füllen und thermische Kraftwerke. Diese Art von Kraftstoff gilt als ökologisch korrekt und angemessen auf den Hintergrund aller alternativen Methoden. die Verbrennung des Methans jedoch zu Kohlendioxid als jedes andere organische Material zu bilden. Und er ist bekannt, die Ursache der Erde Treibhauseffekt zu sein. Daher sollen die Menschen die Aufgabe noch rein und qualitativ hochwertige Quelle thermischer Energie finden.

Das ist alles, die grundlegenden Quellen, das Erdgas verwenden. Formel ihn, wenn Sie alle komplexen Komponenten nehmen, zeigt, dass es fast ein nachwachsender Rohstoff ist, ist die einzige Zeit, die Sie sehr viel tun müssen. Unser Land mit Erdgasreserven sind sehr glücklich, weil die Menge an solchen natürlichen Ressourcen für Hunderte von Jahren dauert, nicht nur Russland, sondern in vielen anderen Ländern durch den Export.

Stickstoff

Es ist Teil der natürlichen Öl- und Gasvorkommen. Darüber hinaus nimmt das Gas einen großen Teil des Volumens in der Luft (78%) und tritt in Form von natürlichen Verbindungen in dem Lithosphäre Nitrat.

Als einfache Substanz praktisch von lebenden Organismen Stickstoff verwendet. Die Formel von der Form 2 N, oder, in Bezug auf den chemischen Bindungen, N≡N. Das Vorhandensein eines solchen starke Verbindung zeigt eine hohe Stabilität und chemische Inertheit von Molekülen unter normalen Bedingungen. Dies ist, was die Möglichkeit der Existenz einer großen Menge dieses Gases in der freien Form in der Atmosphäre erklärt.

In einer einfachen Substanz, die fixiertem Stickstoff bestimmter Organismen – Rhizobien. Sie werden dann in einer geeigneten Form für die Gasanlage verarbeitet und so tragen die Nährstoffversorgung von Pflanzenwurzelsystemen.

Es gibt mehrere basische Verbindungen, in der Form, die in der Natur Stickstoff besteht. Die Formel der folgenden:

  • Oxide – NO 2, N 2 O, N 2 O 5;
  • Säure – salpetrig und Salpetersäure HNO 2 HNO 3 (durch Blitzentladungen aus Oxiden in der Luft erzeugt wird );
  • Nitrat – KNO 3, NaNO 3, und so weiter.

Man Stickstoff ist nicht nur als ein Gas verwendet, aber im flüssigen Zustand. Es hat die Fähigkeit , bei Temperaturen unter -170 0 C flüssig zu werden, die für das Einfrieren von pflanzlichen und tierischen Geweben, viele Materialien geeignet macht. Deshalb ist die weit verbreitete Verwendung von flüssigem Stickstoff in der Medizin ist.

Stickstoff auch eine Basis für eine der Hauptverbindungen zu erhalten – Ammoniak. Produktions Menge des Stoffes, wie sie weit verbreitet in Haushalt und Industrie (Herstellung Kautschuken, Farbstoffen, Kunststoffe, synthetische Fasern, organische Säuren, Lackproduktion, Explosivstoffe usw.) verwendet.

Kohlendioxid

Was ist die Formel des Stoffes? Kohlendioxid wird als CO 2 geschrieben. Kovalente Bindung im Molekül schwach polaren, dual festen chemischen Kräfte zwischen dem Kohlenstoff und Sauerstoff. Dies zeigt die Stabilität und die Trägheit des Moleküls unter normalen Bedingungen. Diese Tatsache wird durch die Existenz des freien Kohlendioxids in der Atmosphäre bestätigt.

Dieses Material ist ein Bestandteil von Erdgas und Öl, und sammelt sich ebenfalls in der oberen Atmosphäre des Planeten, was den sogenannten Treibhauseffekt.

Die überwiegende Menge an Kohlendioxid, das während der Verbrennung von jeglicher Art von organischem Brennstoff gebildet. Ob Kohle, Holz, Gas oder anderer Brennstoff, was eine vollständige Verbrennung in dem Formationswasser und die Substanz.

Daher stellt sich heraus, dass die Ansammlung des Gases in der Atmosphäre ist unvermeidlich. Daher ist es eine wichtige Aufgabe der modernen Gesellschaft ist die Suche nach einer Alternative, die Wirkung Kraftstoff Treibhaus minimiert.

Wasserstoff

Ein weiterer Anstieg Verbindung in der Zusammensetzung der natürlichen Mineralien vorkommen – Wasserstoff. Gas , deren Formel – H 2. Die einfachste aller bekannten Materie heute.

Dank seiner besonderen Eigenschaften im Periodensystem ist in zwei Positionen – unter Alkalimetallen und Halogenen. ein Elektron mit der Lage ist, sie als (metallische Eigenschaften, die Wiederherstellung) zu geben und accept (nicht-metallische Eigenschaften, Oxidation).

Das Haupteinsatzgebiet – ist ein umweltfreundlicher Kraftstoff, für die die Forscher in die Zukunft sehen. Gründe:

  • unbegrenzte Anzahl von Aktien dieses Gases;
  • Bildung als Ergebnis der Verbrennung ist nur noch Wasser.

Allerdings muss die komplette Technologie-Entwicklung von Wasserstoff als Energiequelle immer noch viele Nuancen zu verbessern.

Formeln zur Berechnung Masse, Dichte und das Volumen der Gase,

In der Physik und Chemie gelten einige grundlegende Möglichkeiten, um das Gas zu begleichen. Zum Beispiel, wenn es sich um eine der wichtigsten Parameter wie die Masse des Gases, für Berechnungsformel lautet:

m = V * D, wobei þ – ist die Dichte einer Substanz und V – sein Volumen.

Zum Beispiel, wenn wir die Masse der Erdgasvolumen von 1 Kubikmeter unter normalen Bedingungen berechnen müssen, dann nehmen wir den Mittelwert des Standard seiner Dichte im Referenzmaterial. Es wird auf 0,68 kg / m 3 betragen. Nun, da wir das Volumen und die Dichte des Gases kennen, für die Berechnung der Formel entspricht, ist ganz mit den Anforderungen. dann:

m (CH 4) = 0,68 kg / m 3 * 1 m3 = 0,68 kg, als reduzierter Kubikmeter.

Formel Gasvolumen im Gegensatz dazu bestehen die Masse und Dichte-Indikatoren. Das heißt, können wir den Wert der Konfiguration ausdrücken oben:

V = m / TH, dann bei Standardbedingungen von 2 kg Menge an Methan ist gleich 2 / 0,68 = 2.914 m 3.

Auch in komplexeren Fällen (wenn die Bedingungen nicht der Standard sind) zu berechnen, die Masse und das Volumen von Gasen verwendet Mendelejew-Clapeyron-Gleichung, die die Form aufweist:

p * V = m / M * R * T, wobei p – Gasdruck, V – sein Volumen, m und M – Masse und Molmasse bzw. R – universelle Gaskonstante gleich 8,314, T – die Temperatur in Kelvin.

Dieses Gasvolumen Formel erzeugt Schätzungen sehr nahe an den Wert des idealen Gases, das rein hypothetisch existiert und bei der Lösung von Problemen in der Physik und Chemie zu abstrakten Begriffen verwendet wird. Es ist auch möglich, das Volumen der Gleichung Boyle, die die Form hat zu berechnen:

V = p n · V n * T / p * T n, wobei Indexwert n – Werte unter normalen Standardbedingungen sind.

Für die Berechnung wurde die genaueste und im Einklang mit der Realität, eine solche Option als betrachtet, werden Dichte des Gases. Die Formel für diesen Parameter der Berechnung ist noch strittig. Beschlossen, die am häufigsten einfach zu bedienen, das heißt:

Th = m 0 * n, wobei m 0 – Molekularmasse (kg) n – Konzentrationseinheit – 1 / m 3.

In einigen Fällen jedoch ist es notwendig, andere, komplexere und vollständige Berechnungen mit mehreren Variablen zu verwenden, genaue und näher an das ideale Ergebnis zu produzieren.