Metano

 
Metano
Methane-CRC-MW-dimensions-2D.png
Estructura química.
Metano-3D.png
Estructura tridimensional.
Nombre IUPAC
Metano
General
Otros nombres Tetrahidruro de carbono
Hidruro de metilo
Gas del pantano
Fórmula molecular C H4 
Identificadores
Número CAS 74-82-8[1]
Propiedades físicas
Densidad 0.717 kg/ m3; 0,000717 g/ cm3
Masa molar 16,04 g/ mol
Punto de fusión 90,6 K (-183 °C)
Punto de ebullición 111,55 K (-162 °C)
Termoquímica
ΔfH0gas -74,87 k J/ mol
S0gas, 1 bar 188 J·mol-1· K
Peligrosidad
Punto de inflamabilidad 85,15 K (-188 °C)
NFPA 704

NFPA 704.svg

4
2
0
Temperatura de autoignición 810,15 K (537 °C)
Frases R R12
Límites de explosividad 5-15 %
Riesgos
Inhalación Asfixia; en algunos casos inconsciencia, ataque cardíaco o lesiones cerebrales.
Piel El compuesto se transporta como líquido criogénico. Su exposición causará obviamente la congelación.
Más información NIST WebBook
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
[ editar datos en Wikidata]

El metano (del griego methy vino, y el sufijo -ano)[2] es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química es C H
4
.

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro, inodoro e insoluble en agua.

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO
2
como aceptor final de electrones.

Constituye hasta el 97 % del gas natural[ cita requerida]. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo. No obstante en las últimas décadas ha cobrado importancia la explotación comercial del gas metano de carbón, como fuente de energía.

El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23.[3] Esto significa que en una medida de tiempo de 100 años cada kg de CH
4
calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO
2
, sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto invernadero.

Riesgos potenciales sobre la salud (seguridad)

El metano no es tóxico. Su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición. Es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano reacciona violentamente con oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano también es asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19,5 % por desplazamiento. Las concentraciones a las cuales se forman las barreras explosivas o inflamables son mucho más pequeñas que las concentraciones en las que el riesgo de asfixia es significativo. Si hay estructuras construidas sobre o cerca de vertederos, el metano desprendido puede penetrar en el interior de los edificios y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano. Algunos edificios tienen sistemas por debajo de sus cimientos para capturar este gas y expulsarlo del edificio. Un ejemplo de este tipo de sistema se encuentra en el edificio Dakin, en Brisbane, California.

Reacciones

Las principales reacciones del metano son: combustión, reformación con vapor (steam reforming) para dar gas de síntesis (syngas), y halogenación. En general, las reacciones del metano son difíciles de controlar. Por ejemplo, la oxidación parcial para llegar a metanol es difícil de conseguir; la reacción normalmente prosigue hasta dar dióxido de carbono y agua.

Combustión

En la combustión del metano hay involucrados una serie de pasos:

Se cree que el metano reacciona en primer lugar con el oxígeno para formar formaldehído (HCHO o H
2
CO
). Acto seguido el formaldehído se descompone en el radical formil, que a continuación da dióxido de carbono e hidrógeno. Este proceso es conocido en su conjunto como pirólisis oxidativa.

CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2H
2
O

Siguiendo la pirolisis oxidativa, el H
2
se oxida formando H
2
O
, desprendiendo calor. Este proceso es muy rápido, siendo su duración habitual inferior a un milisegundo.

2H
2
+ O
2
→ 2H
2
O

Finalmente el CO se oxida, formando CO
2
y liberando más calor. Este proceso generalmente es más lento que el resto de pasos, y requiere unos cuantos milisegundos para producirse.

Reformación

El enlace covalente carbono- hidrógeno se encuentra entre los más fuertes de todos los hidrocarburos, y por tanto su uso como materia prima es limitado. A pesar de la alta energía de activación necesaria para romper el enlace CH, el metano es todavía el principal material de partida para fabricar hidrógeno mediante reformación con vapor. La búsqueda de catalizadores que puedan facilitar la activación del enlace CH en el metano y otros alcanos ligeros es un área de investigación de gran importancia industrial.

Halogenación

El metano reacciona con los halógenos bajo las condiciones adecuadas. La reacción tiene lugar de la siguiente manera.

CH
4
+ X
2
CH
3
X
+ HX

En donde X es un halógeno: flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) y a veces Yodo (I). El mecanismo de esta reacción es el de halogenación por radicales libres.

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