الغاز الطبيعي: الصيغة. الغاز الصيغة الكيميائية. جميع أنواع الغاز الطبيعي

اليوم نحن نعرف طائفة واسعة من الغازات. تلقى بعض من هؤلاء الناس أساليب مختبر المواد الكيميائية، شكلت بعض أنفسهم نتيجة لردود الفعل كما من المنتجات. وما الغازات يتم إنتاجها في الطبيعة؟ وهذه الغازات الرئيسية الطبيعي، الأصل الطبيعي أربعة:

• الغاز الطبيعي، الذي صيغة CH _4.
• النيتروجين، N _2.
• الهيدروجين، H _2.
• ثاني أكسيد الكربون، CO _2.

بالطبع، هناك بعض الدول الأخرى - الأكسجين، كبريتيد الهيدروجين والأمونيا و الغازات الخاملة، وأول أكسيد الكربون. ومع ذلك، ما سبق هي مهمة أساسا للشعب واستخدامها لأغراض مختلفة، بما في ذلك وقود.

ما هو الغاز الطبيعي؟

ومن المعروف الغاز الطبيعي على هذا النحو، والذي يعطي لنا الطبيعة. وهذا يعني أن محتوى منها في المناطق الداخلية من الأرض هو أعلى بكثير، وأكثر من المبلغ الذي يتم الحصول في هذه الصناعة نتيجة للتفاعلات الكيميائية.

المعروف باسم الغاز الطبيعي، والميثان، ولكن هذا ليس صحيحا. اذا نظرتم الى تكوين الكسور الغاز، يمكننا أن نرى تقريره المقبل تكوين العنصر:

• الميثان (96٪)؛
• الإيثان.
• البروبان.
• البوتان.
• الهيدروجين.
• ثاني أكسيد الكربون؛
• النيتروجين.
• كبريتيد الهيدروجين (صغيرة، كميات ضئيلة).

وهكذا، يبدو أن الغاز الطبيعي - مزيج من عدة غازات تحدث بشكل طبيعي.

الغاز الطبيعي: الفورمولا

من وجهة كيميائية من الغاز الطبيعي الرأي هو خليط من المواد الهيدروكربونية الخطية بنية بسيطة - الميثان والإيثان والبروبان والبوتان. ومع ذلك، لأن حجم أكبر من كل غاز الميثان، وهو الغاز الطبيعي الصيغة العامة المقبولة التعبير مباشرة صيغة الميثان. وهكذا، يتبين أن الصيغة الكيميائية للغاز الطبيعي الميثان CH _4.

المكونات المتبقية لديها الصيغة التجريبية التالية في الكيمياء:

• الإيثان - C ₂ H _6؛
• البروبان - C ₃ H _8؛
• البوتان - C ₄ H _10؛
• ثاني أكسيد الكربون - CO _2.
• النيتروجين - N _2.
• H - H _2.
• كبريتيد الهيدروجين - H ₂ S.

مزيج من هذه المواد هو الغاز الطبيعي. الرئيسي مجمع فورمولا الميثان يشير إلى أن محتوى الكربون منها قليل جدا. وهذا يؤثر على خواصه الفيزيائية، مثل القدرة على حرق عديم اللون، وأشر التدخين تماما. في حين أن أعضاء آخرين في سلسلة متجانسة (سلسلة المشبعة الهيدروكربونات أو الألكانات) أثناء الاحتراق لتشكيل الأسود لهب الدخان.

ويجري في الطبيعة

في الطبيعة، وجدت هذا الغاز في أعماق الأرض، وطبقات سميكة وكثيفة من الصخور الرسوبية. هناك نوعان من النظريات الرئيسية للأصل من الغاز الطبيعي في الطبيعة.

1. نظرية الحركات التكتونية الصخور. أنصار هذه النظرية يعتقدون أن النفط والغاز الواردة في أحشاء الأرض ثم يظهر دائما نتيجة للحركات التكتونية وتخفيضات تصل. في الجزء العلوي من التغيرات في درجات الحرارة وارتفاع الضغط وجعلها نتيجة للتفاعلات الكيميائية في اثنين من المعادن الطبيعية - النفط والغاز.
2. وتقترح نظرية الاحيائية طريقة أخرى في الذي يتكون الغاز الطبيعي. وتعكس صيغة التكوين النوعي - الكربون والهيدروجين، مما يوحي بأن تشكيلها استغرق الكائنات الحية العضوية الذين حضروا بنيت في معظمها من هذه العناصر، مثل جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب موجود حتى يومنا هذا الجثث. مع مرور الوقت، غرقت بقايا النباتات والحيوانات النافقة تحت قاع المحيط، حيث كان هناك لا الاوكسجين ولا يمكن للبكتيريا تتحلل وإعادة تدوير المواد العضوية. ونتيجة لتسوس اللاهوائي للكتلة الحيوية حدث، وعلى مدى ملايين السنين، وهو مصدر من اثنين من المعادن - النفط والغاز. أساس بالتالي كل من هو نفسه - أنه المحروقات وجزئيا من انخفاض المواد الوزن الجزيئي. الصيغة الكيميائية للنفط والغاز تثبت ذلك. ومع ذلك، عندما تتعرض لظروف مختلفة ومنتجات مختلفة تتشكل: الضغط العالي ودرجة الحرارة - الغاز، وهو أدنى - النفط.

اليوم، والميادين الرئيسية واحتياطيات الغاز الطبيعي لها دول مثل روسيا والولايات المتحدة وكندا وإيران والنرويج وهولندا.

وفقا لحالته من تجميع الغاز الطبيعي لا يمكن دائما الواردة فقط في ولاية الغاز. هناك العديد من الخيارات للالتكثيف:

1. حل الغاز في جزيئات النفط.
2. الغاز يذوب في جزيئات الماء.
3. تشكل هيدرات الغاز صلبة.
4. في ظل ظروف طبيعية - مجمع الغازي.

كل من هذه الدول لديها مجال اختصاصها، وهو قيمة جدا للإنسان.

الحصول في المختبر والصناعة

بالإضافة إلى أماكن إنتاج الغاز الطبيعي، وهناك عدد من الطرق للحصول عليه في المختبر. هذه الطرق، ومع ذلك، من المؤكد أن تستخدم إلا لدفعات صغيرة من المنتجات، حيث أن تكلفة الغاز الطبيعي لتنفيذ في تركيب مختبر ليست مربحة.

طرق المختبر:

1. التحلل مركبات جزيئية منخفضة - الألومنيوم كربيد: AL ₄ C ₃ + 12H ₂ O = 3CH ₄ + 4AL (OH) _3.
2. خلات الصوديوم في وجود القلويات: CH ₃ COOH + هيدروكسيد الصوديوم = CH ₄ + نا ₂ CO _3.
3. من الغاز المتزايد: CO + 3H ₂ = CH ₄ + H ₂ O.
4. من المواد بسيطة - الكربون والهيدروجين - في درجة حرارة مرتفعة وضغط.

الصيغة الكيميائية لصيغة غاز الميثان الطبيعي تعكس، حتى يتسنى لجميع ردود الفعل مميزة من الألكانات، وتتميز لغاز معين.

أنتجت شركات صناعة استخراج غاز الميثان من الرواسب الطبيعية ومزيد من المعالجة الكسور. أيضا، لا بد من الغاز المنتج احتياجات التنظيف. بعد الميثان غاز الطبيعي معارض صيغة سوى جزء من المكونات التي يحتويها. للاستخدام المنزلي يحتاج الغاز النظيف التي لا تحتوي على مواد أخرى من الميثان. كما يستخدم الإيثان انفصال والبروبان والبوتان والغازات الأخرى على نطاق واسع.

الخصائص الفيزيائية

معادلة الغاز يعطي فكرة عن ما هي الصفات الجسدية لا بد له من امتلاك. النظر في أي نوع من الخصائص.

1. عديم اللون الصلبة، عديم الرائحة.
2. تختلف الكثافة التقريبية بين 0،7-1 كجم / م ^3.
3. درجة حرارة احتراق 650 ⁰ C.
4. تقريبا مرتين أخف من الهواء.
5. الحرارة الناتجة عن احتراق متر مكعب واحد من الغاز، أي ما يعادل 46 مليون جول.
6. في تركيزات أعلى (أكثر من 15٪) في الغاز الهواء غير متفجرة جدا.
7. عندما تستخدم على النحو المعارض وقود أوكتان عدد يساوي 130.

يتم الحصول على الغاز النقي إلا بعد تمريرها من خلال محطات معالجة خاصة (النباتات)، والتي اقيمت على موقع لاستخراج الوقود الأحفوري.

تطبيق

هناك العديد من المجالات الرئيسية ل استخدام الغاز الطبيعي. بعد بالإضافة إلى عنصرها الرئيسي، والغاز الذي صيغة CH ₄ استخدام وجميع المكونات الأخرى للخليط.

1. المجال المستهلك الحياة. هنا يشير إلى غاز الطهي والتدفئة في المباني السكنية، وقود للمراجل البخارية وهكذا دواليك. الغاز المستخدم في الطهي، إضافة المواد الخاصة التي تنتمي إلى مجموعة المركبتان. ويتم ذلك لضمان أنه في حال تسرب أنابيب الغاز أو الهفوات الأخرى التي يمكن للناس أن رائحة ذلك واتخاذ الإجراءات اللازمة. خليط الغاز المنزلي (والذي هو خليط من البروبان والبيوتان) متفجر للغاية في تركيزات أعلى. المركبتان أيضا جعل رائحة محددة وغير سارة من الغاز الطبيعي. وتتألف الصيغة من العناصر مثل الكبريت والفوسفور، والذي يعطي لهم خصوصية.

2. المنتجات الكيماوية. في هذا المجال، واحدة من المواد الأولية الرئيسية لكثير من التفاعلات الهامة إنتاج مركبات غير الغاز الطبيعي، الصيغة التي يدل التوليفات الذي يمكن أن تشارك:

• أساس في إنتاج البلاستيك، والتي هي المواد الحديثة الأكثر شيوعا لعمليا جميع مجالات الصناعة؛
• المواد الخام في تركيب إيثينيل، سيانيد الهيدروجين والأمونيا. سامي هذه المنتجات في المستقبل تذهب إلى إنتاج العديد من الألياف والألياف الصناعية والأسمدة والعزل في البناء؛
• تتشكل من الميثان وغيرها من المواد - المطاط، والميثانول، والأحماض العضوية. وتستخدم في جميع المجالات تقريبا من الحياة البشرية.
• البولي ايثيلين والعديد من المركبات الأخرى طبيعة تركيبية تلقى الشكر الميثان.

3. استخدام كوقود. وعلاوة على ذلك، عن أي نوع من النشاط البشري، بدءا من تعبئة النوع المناسب من مصابيح الطاولة ومحطات توليد الطاقة الحرارية. ويعتبر هذا النوع من الوقود أن يكون صحيحا من الناحية البيئية ومناسبة لخلفية كل وسائل بديلة. ومع ذلك، فإن احتراق الميثان لتشكيل ثاني أكسيد الكربون أو أي مواد عضوية أخرى. وأنه من المعروف أن قضية الاحتباس الحراري للأرض. ولذلك، يجب على الناس على العثور على عمل حتى أكثر نقاء ومصدر عالية الجودة من الطاقة الحرارية.

هذا كل المصادر الأساسية التي تستخدم الغاز الطبيعي. صيغة له، إذا كنت تأخذ جميع مكونات معقدة، ويظهر أنه يكاد يكون من الموارد المتجددة، والمرة الوحيدة التي تحتاج إلى القيام به كثيرا. بلدنا مع احتياطيات من الغاز الطبيعي محظوظون للغاية لأن كمية هذه الموارد الطبيعية سوف تستمر لمئات السنين، وروسيا فحسب، بل العديد من البلدان الأخرى من خلال التصدير.

نتروجين

وهو جزء من ودائع النفط والغاز الطبيعي. وبالإضافة إلى ذلك، تحتل الغاز جزءا كبيرا من وحدة التخزين في الهواء (78٪) ويحدث في شكل من المركبات الطبيعية في الغلاف الصخري نترات.

كمادة بسيطة تستخدم عمليا الكائنات الحية النيتروجين. الصيغة من النموذج ₂ N، أو من حيث الروابط الكيميائية، N≡N. إن وجود مثل هذه العلاقة القوية يشير إلى ارتفاع الاستقرار والكيميائية همود من الجزيئات في ظل ظروف طبيعية. وهذا ما يفسر إمكانية وجود كمية كبيرة من هذا الغاز في شكل حر في الغلاف الجوي.

في مادة بسيطة قادرة على الكائنات النيتروجين ثابتة معينة - الريزوبيا. ثم يتم معالجتها في شكل أكثر ملاءمة لمحطة الغاز، وبالتالي تحمل التغذية المعدنية أنظمة جذور النباتات.

هناك العديد من المركبات الأساسية، في الشكل الذي يوجد في الطبيعة النيتروجين. صيغة التالية:

• أكاسيد - NO _2، N ₂ O، N ₂ O _5؛
• حمض - النيتروز والنيتريك HNO ₂ HNO ₃ (التي تنتجها التصريف البرق من أكاسيد في الهواء).
• نترات - كنو _3، نانو _3، وهلم جرا.

يستخدم النيتروجين الرجل ليس فقط باعتبارها الغاز، ولكن في الحالة السائلة. فمن لديه القدرة على أن تصبح سائلة في درجة حرارة أقل من -170 ⁰ C، مما يجعلها مناسبة لتجميد النباتية والحيوانية الأنسجة، والعديد من المواد. هذا هو السبب في انتشار استخدام النيتروجين السائل في الطب.

أيضا النيتروجين هو أساس للحصول على واحد من الاتصالات الرئيسية في - الأمونيا. حمولة إنتاج هذه المادة، كما يستخدم على نطاق واسع في المنزل والصناعة (المطاط إعداد، والأصباغ والبلاستيك والألياف الصناعية، الأحماض العضوية، وإنتاج الطلاء والمتفجرات وهلم جرا).

ثاني أكسيد الكربون

ما هي الصيغة للمادة؟ هو مكتوب ثاني أكسيد الكربون كما CO _2. الرابطة التساهمية في جزيء القطبية ضعيفة قوات الكيميائية المزدوجة القوية بين الكربون والأكسجين. وهذا يدل على الاستقرار وهمود للجزيء في ظل ظروف طبيعية. ويؤكد هذه الحقيقة من خلال وجود ثاني أكسيد الكربون الحر في الغلاف الجوي.

هذه المادة هي المكون من الغاز الطبيعي والنفط، وتتراكم أيضا في الغلاف الجوي العلوي للكوكب، مما تسبب في ما يسمى ظاهرة الاحتباس الحراري.

الكم الهائل من غاز ثاني أكسيد الكربون شكلت خلال حرق أي نوع من الوقود العضوي. سواء الفحم والخشب والغاز أو الوقود الأخرى، مما أدى الاحتراق الكامل في الماء تشكيل والمضمون.

وبالتالي، فإنه تبين أن تراكمه في الغلاف الجوي أمر لا مفر منه. ولذلك، مهمة هامة للمجتمع الحديث هو البحث عن بديل، مما يقلل الاحتباس الحراري الوقود.

هيدروجين

مركب آخر تسلق تحدث في تكوين المعادن الطبيعية - هو الهيدروجين. الغاز الذي صيغة - H _2. أسهل من جميع المواد المعروفة اليوم.

وذلك بفضل خصائص خاصة في نظام الدوري يحتل موقعين - بين الفلزات القلوية والهالوجينات. وجود إلكترون واحد قادر على إعطاء بأنها (خصائص المعدنية وترميم) وقبول (خصائص غير المعدنية، والأكسدة).

المجال الرئيسي للاستعمال - هو وقود صديقة للبيئة، والتي يرى الباحثون في المستقبل. الأسباب:

• عدد غير محدود من الأسهم من هذا الغاز.
• تشكيل نتيجة للاحتراق غير الماء فقط.

ومع ذلك، وتطوير التكنولوجيا كاملة من الهيدروجين كمصدر للطاقة تحتاج إلى تحسين لا يزال العديد من الفروق الدقيقة.

الصيغ لكتلة حساب، والكثافة، وحجم الغازات

في الفيزياء والكيمياء تطبيق عدد قليل من الطرق الأساسية لتسوية الغاز. على سبيل المثال، إذا كان هو واحد من أهم المعايير مثل كتلة من الغاز، لصيغة الحساب هي:

م = V * þ، حيث þ - هو كثافة من مادة وV - حجمه.

على سبيل المثال، إذا نحن بحاجة إلى حساب كتلة حجم الغاز الطبيعي من 1 متر مكعب في ظل ظروف طبيعية، ثم نأخذ القيمة المتوسطة لمستوى الكثافة في المواد المرجعية. وسوف يكون مساويا ل0.68 كجم / م ^3. الآن أن نعرف حجم وكثافة الغاز، لحساب الصيغة يتوافق تماما مع متطلبات. ثم:

م (CH ₄₎ = 0.68 كجم / م ³ * 1 ^M3 = 0،68 كجم، كما خفضت متر مكعب.

حجم الغاز الصيغة، في المقابل، يتكون من مؤشرات الكتلة والكثافة. وهذا يعني، أننا لا نستطيع التعبير عن قيمة التكوين أعلاه:

V = م / ث، ثم في الظروف القياسية من 2 كجم كمية من غاز الميثان تساوي 2 / 0،68 = 2914 م ^3.

أيضا، في الحالات الأكثر تعقيدا (عندما تكون الظروف غير القياسية) لحساب كتلة وحجم الغازات المستخدمة مندلييف-Clapeyron المعادلة، التي لديها شكل:

ص * V = م / M * R * T، حيث ص - ضغط الغاز، V - في الحجم، م وM - كتلة والكتلة المولية، على التوالي، R - الغاز العالمي المستمر يساوي 8.314، T - درجة الحرارة في كلفن.

هذه الصيغة حجم الغاز وتنتج تقديرات قريبة جدا من قيمة الغاز المثالي، والتي وجدت افتراضية بحتة، ويستخدم لمفاهيم مجردة في حل المشاكل في الفيزياء والكيمياء. ومن الممكن أيضا لحساب حجم المعادلة بويل، التي لديها شكل:

V = ع _ن * V _ن * T / P * T _{n حيث} قيمة المؤشر ن - هي القيم في ظل الظروف القياسية العادية.

لحساب والأكثر دقة واتساقا مع الواقع، مثل هذا الاختيار للنظر، حيث أن كثافة الغاز. الصيغة لحساب هذه المعلمة لا تزال نقطة خلافية. قررت استخدام بسيطة الأكثر شيوعا، وهذا هو:

þ = م ₀ * n، حيث م ₀ - وحدة تركيز - - الكتلة الجزيئية (كلغ) ن 1 / م ^3.

ومع ذلك، في بعض الحالات، من الضروري استخدام حسابات أخرى، أكثر تعقيدا وكاملة مع متغيرات متعددة لإنتاج دقة وأقرب إلى نتيجة مثالية.