تهیه گاز متان در آزمایشگاه

 هدف آزمايش: تهيه کوچکترين و مهم‌ترين هيدروکربن زنجيري سيرشده يعني متان CH4

تئوري آزمايش: متان ، گازي است بي‌رنگ ، بي‌بو و در آب نامحلول که نقطه ذوب آن -182درجه سانتي‌گراد و نقطه جوش آن 162-درجه سانتي‌گراد است. متان از گروه هيدروکربن‌هاي سير شده زنجيري يا آلکانها مي‌باشد که فرمول عمومي آنها CnH2n+2 مي‌باشد. گاز طبيعي که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مخلوطي از هيدروکربن‌هاي زنجيري سير شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکيب با گاز اکسيژن ، توليد گاز دي‌اکسيد کربن و بخار آب و حرارت مي‌کند. مخلوطي از يک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، توليد انفجار بسيار شديد مي‌نمايد که انفجار معادن زغال سنگ از آن ناشي مي‌شود. مي‌خواهيم گاز متان را به صورت آزمايشگاهي تهيه کنيم.

وسايل مورد نياز • کپسول چيني • هاون • ترازو • مثلث نسوز • لوله آزمايش بزرگ و مقاوم • چاقو • پنس يا انبر فلزي • گيره و پايه فلزي • سديم استات (CH3COONa , 3H2O) • آهک زنده (CaO) • سود جامد (NaOH)

شرح آزمايش: 10 گرم سديم استات متبلور را در يک کپسول چيني و روي مثلث نسوز حرارت دهيد تا ذوب شده و آب تبلور را از دست بدهد. چراغ گاز را خاموش و پس از سرد شدن کپسول محتويات ، داخل آن را با نوک چاقو تراشيده و در يک هاون چيني همراه 3 گرم آهک زنده و 3 گرم سود جامد ، نرم کوبيده تا به صورت پودر در آيد. مخلوط را در داخل يک لوله آزمايش بزرگ و مقاوم که دهانه آن را با در لاستيکي که از آن ، لوله باريک شيشه‌اي عبور داده شده است بسته‌ايد، حرارت دهيد. در اثر حرارت ، مخلوط ذوب گرديده و پس از آن به مدت يک دقيقه همچنان عمل حرارت دادن را ادامه دهيد تا هواي لوله کاملا خارج گردد و پس از آن ، گاز را مشتعل و سوختن گاز متان را مشاهده نماييد.

نتيجه آزمايش: واکنش توليد گاز متان در اين آزمايش طبق واکنش زير است: CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4 از مخلوط آهک با سديم هيدروکسيد ، توليد آهک سُده (آهک سود دار) مي‌شود که جاذب گازهايي نظير CO2 ، SO2 است و به جاي سديم هيدروکسيد در تهيه بسياري از واکنش‌ها مثلا تهيه متان بکار مي‌رود. گاز متان امروزه در زندگي بشر جايگاه بسيار مهمي دارد و در زندگي روزمره با اين ماده حياتي استفاده نمايد.

 سوالات:
 1. فکر مي‌کنيد علت استفاده از آهک سُده به جاي سود در چنين واکنشهايي چيست؟
 2. آيا کاربردهايي از متان در صنعت مي‌شناسيد؟
 3. اين روش تهيه گاز متان ، يک روش آزمايشگاهي است. مي‌دانيد در صنعت اين گاز چگونه توليد مي‌شود که مقرون به صرفه باشد؟