Quelltext vun der Säit Methan weisen

{{Infobox Chimie
|Numm = Methan
|Bild = Methan Keilstrich.svg
|Trivialen Numm = Methylwaasserstoff
|Formel = CH<sub>4</sub>
|Ausgesinn = Faarflosen a gerochlose Gas 
|Dicht = 0,717 kg/m<sup>3</sup> bei 0 °C, 1013 hPa
|Léislechkeet = 26 ml/l am [[Waasser]]
|Agregatzoustand = gasfërmeg
|Molmass = 16,04
|Schmëlzpunkt = -182,6
|Kachpunkt = -161,4
|Dampdrock = 
|Formatiounsenthalpie = -74,87
|Standardentropie = 186,25
|Verbrennungsenthalpie = -890,7
|Änlech Moleküllen = [[Ethan]]<br>[[Propan]]<br>[[Butan]]
|Cheemesch Famill = [[Alkanen]]
}}

De '''Methan''' ass e Kuelewaasserstoof an deen einfachsten [[Alkanen|Alkan]]. En ass den Haaptbestanddeel vum [[Biogas]]<ref name="seilnacht">http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_methan.htm [28.02.2012]</ref> a vum [[Äerdgas]]. Nom [[Kuelendioxid]] ass en de wichtegsten [[Zäregas]]. En ass allerdéngs a méi klenge Quantitéiten an der [[Atmosphär]], mä e wierkt méi staark.

De Methan kann als Brennstoff oder als Killmëttel gebraucht ginn an ass den Ausgangspunkt fir vill aner organesch Verbindungen. Methan gëtt bei biologeschen a geologesche Procedéë fräigesat.

== Physikalesch Eegenschaften ==
De Methan ass e [[Gas]] ouni Goût<ref name="ChimieOrganique"/>{{,}}<ref>Lewis, R. J., Sr. (Ed.). Hawley's Condensed Chemical Dictionary. 13th ed. New York, NY: John Wiley & Sons Inc. 1997., p.720</ref>, Faarf<ref name="ChimieOrganique"/> a Geroch<ref name="ChimieOrganique"/>. Bei 25&nbsp;°C an 1013 hPa ass de Methan am gasfërmegen Zoustand. Methan ze verflëssegen ass schwéier wéinst sengem niddrege [[Kachpunkt]].
En ass méi liicht wéi [[Loft]], seng Dicht par Rapport zu der Loft läit bei 0,554.

De Methan léist sech schlecht am [[Waasser]] an am [[Aceton]] op, awer am [[Ethanol|Alkohol]], am [[Benzol]] an am [[Ether]] ass e gutt léislech.

== Cheemesch Eegenschaften ==
De Methan bilt nëmme mam [[Chlor]], dem [[Brom]] an der [[Salpéitersaier]] nei cheemesch Produkter. Aner [[Element (Chimie)|cheemesch Elementer]] zerstéieren d'[[Moleküll]] vum Methan oder féieren zu enger Verbrennung, wéi beim [[Sauerstoff]]. Awer déi meescht cheemesch Elementer a Produite reagéiere guer net mam Methan; se sinn [[Inertie (Chimie)|inert]]. Dat ass well et e [[Kuelewaasserstoffer|gesiedegte Kuelewaasserstoff]] ass.

=== [[Verbrennung]] vum Methan ===
De Methan as e liicht entzündleche [[Gas]]. E brennt mat enger bloelzeger Flam an hannerléisst sou gutt wéi keng Réckstänn. Wann een e Volume Methan mat zwéi Volume Sauerstoff vermëscht, entsteet en explosiivt Gasgemësch, dat och nach [[Knallgas]] genannt gëtt. Et kënnt heiansdo zu Explosioune vun där Zort an de [[Minière]]n, well do Methangas fräigesat gëtt. Methan verbrennt mat [[Sauerstoff]] a wa genuch O<sub>2</sub> do ass entsteet [[Kuelendioxid]] a [[Waasser]]<ref name="ChimieOrganique">Éditions A. De Boeck, Bruxelles, 1979, Chimie organique, A. Dessart - J. Jodogne - J. Paul, S. 57, 58-59, 60-64</ref>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O}</math>

Am Fall wou net genuch Sauerstoff do ass, entsteet Waasser a [[Kuelestoff]] oder de gëftege [[Kuelemonoxid]]<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ 2\,CH_4 + 3\,O_2 \rightarrow 2\,CO + 4\,H_2O}</math>

: <math>\mathrm{ CH_4 + O_2 \rightarrow C + 2\,H_2O}</math>

Wann een déi Reaktioun mam [[Katalysator (Chimie)|Katalysator]] [[Néckel]] a bei 900&nbsp;°C duerchféiert, entsteet [[Waasserstoff]] a Kuelemonoxid<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + O_2 \rightarrow H_2 + 2\,CO}</math>

=== Reaktioun mat den [[Halogenen]] ===
De Methan reagéiert mam '''[[Chlor]]''' op zwou Manéieren. Déi eng Reaktioun leeft mat Hëtzt of a féiert zu enger Zerstéierung vum [[Moleküll]] vum Methan. Déi aner Reaktion féiert zu enger [[Substitutioun]]. Dat heescht: De Chlor ersetzt d'Waasserstoff-Atomer vum Methan ouni d'Moleküll ze zerstéieren.

Wann e Methan am Chlor verbrennt entsteet eng roudelzeg Flam. D'Ennprodukter vun där Reaktioun si [[Kuelestoff]] a [[Chlorwaasserstoff]]<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + 2\,Cl_2 \rightarrow C + 4\,HCl}</math>

Wann een awer e Gasgemësch aus Methan a Chlor mat Liicht bestraalt, ersetzt de Chlor lues a lues de Waasserstoff vum Methan. Aus där Reaktioun entstinn déi chloréiert Derivater vum Methan: [[Monochloromethan]], [[Dichloromethan]], [[Trichloromethan]] a [[Tetrachloromethan]]. Als Nieweprodukt gëtt Chlorwaasserstoff fräigesat. Déi Reaktioun kann en och mam '''[[Brom]]''' duerchféieren, mä si leeft méi lues of<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + X_2 \rightarrow CH_3X + HX}</math>

* X = [[Chlor|Cl]], [[Brom|Br]]

D'Reaktioun mam '''[[Fluor]]''' zerstéiert d'Moleküll vum Methan. D'Ennprodukter vun där Reaktioun si Kuelestoff a [[Fluorwaasserstoff]]<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + 2\,F_2 \rightarrow C + 4\,HF}</math>

Mam '''[[Iod]]''' reagéiert de Methan net<ref name="ChimieOrganique"/>.

=== Reaktioun mat [[Salpéitersaier]] ===
De Methan reagéiert bei 450&nbsp;°C mat den Dämp vun der Salpéitersaier. Bei där Reaktioun ersetzt d'Grupp [[Nitrogroupement|NO<sub>2</sub>]] e Waasserstoff-Atom vum Methan an et entsteet [[Nitromethan]] a [[Waasser]]<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_4 + HNO_3 \rightarrow CH_3NO_2 + H_2O}</math>

=== Produktioun vum Methan ===
====Am Laboratoire====
 
e Methan ka mat [[Aluminiumcarbid]] a [[Waasser]] hiergestallt ginn. Den Aluminiumcarbid gëtt mat Hëllef vu waarmem Waasser zersat. Et gëtt nach e bësse [[Chlorwaasserstoff]] bei d'Waasser gemëscht fir d'Aluminiumhydrat ze zerstéieren, dat um Aluminiumcarbid entsteet<ref name="seilnacht"/><ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{Al_{4}C_{3} + 12\,H_{2}O \rightarrow 4\,Al(OH)_{3} + 3\,CH_{4}}</math>

Eng aner Method besteet doran, [[Natriumacetat]] mat [[Natriumhydroxid]] ze hëtzen<ref name="ChimieOrganique"/>.

: <math>\mathrm{ CH_3-COONa + NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + CH_4}</math><ref name="seilnacht"/>

====An der Industrie====

Fir Methan industriell hierzestellen ginn [[Äerdgas]], [[Gas]]er aus der [[Kokerei]] a vum [[Äerdueleg|Pëtrol]] distilléiert. Zum Beispill mat der [[Fischer-Tropsch-Synthees]] kann ee Methan hierstellen<ref name="seilnacht"/>.

D'Methaniséierung ass eng Method fir Methangas aus Kuelemonoxid a Waasserstoff hierzestellen. Dës Reaktioun leeft bei 250-300&nbsp;°C of a gëtt duerch Néckel katalyséiert. Dobäi entsteet Wäermt, Waasser a Methan. Mä et kann een dës Reaktioun bei 800&nbsp;°C ëmdréinen. Dës Method gëtt ''Streamreforming'' genannt<ref name="ChimieOrganique"/>.

* <math> \mathrm{CO + 3\,H_2 \;\overrightarrow{\leftarrow}\; CH_4 + H_2O}\ </math>

====An der Natur====

An der Natur gëtt Methan vu [[Mikroorganismus|Mikroorganisme]] produzéiert, déi, ouni datt Loft derbäi kënnt, organesch Matière zersetzen. Wa [[Bakteerien]] zum Beispill Gras, [[Mëscht]], [[Piff]] a Klärschlamm zersetzen entsteet haaptsächlech Methan, nieft [[Kuelendioxid]], [[Stéckstoff]], [[Waasserstoff]] a [[Schwiefelwaasserstoff]]<ref name="seilnacht"/>.

== Moleküll vum Methan ==
D'[[Moleküll]] vum Methan besteet aus engem Kuelestoff-Atom a véier Waasserstoff-Atomer. Déi [[Atom]]er sinn duerch eng [[Liaisoun|kovalent Liaisoun]] matenee verbonnen. All Atom huet d'Konfiguratioun vun engem [[Eedelgas]]: de Waasserstoff-Atom huet déi vum [[Helium]] an de Kuelestoff-Atom déi vum [[Neon]].

D'Bindungen am Moleküll vum Methan entsti wa sech d'[[Orbital|elektronesch Wolleke]] vum Kuelestoffatom a vum Waasserstoffatom matenee verbannen. D'Elektrone vun der leschter Couche vum Kuelestoffatom vollzéie fir d'éischt eng [[Promotioun]], dann eng [[Hybridation|Hybridation sp<sup>3</sup>]], bei där véier elektronesch Wolleken oder Orbitale vum Typ sp<sup>3</sup> entstoen. Déi Wolleken orientéieren sech sou, datt se all sou weit wéi méiglech vuneneen entfernt sinn. Dofir huet d'Moleküll vum Methan eng tetraedresch Struktur an all véier Orbitale forméieren e Wénkel vun 109,5° zueneen. D'Orbital vun deene véier Waasserstoffatomer iwwerlappt sech mat der [[Orbital|Orbital sp<sup>3</sup>]]. Sou entsti véier Orbitaler mat [[Zwee|zwéin]] [[Elektron]]en am Moleküll vum Methan. Déi véier Atomkäre stousse sech of well se positiv geluede sinn. Mä d'Orbitalen déi negativ geluede sinn zéien déi positiv geluede Kären un an halen d'Atomer vum Moleküll zesummen<ref name="ChimieOrganique"/>.

De Kuelestoffatom, deen aus enger Hybridation sp<sup>3</sup> entsteet, forméiert nëmmen einfach kovalent Liaisounen. An der [[Organesch Chimie|organescher Chimie]] gi si och nach σ-Liaisounen ''(liaisons σ)'' genannt. D'Kuelestoffatomer vun den Alkane sinn duerch σ-Liaisoune matenee verbonnen<ref name="ChimieOrganique"/>.

Doriwwer eraus ass d'Moleküll vum Methan apolaire.

== Virkommen ==
Methan lagert, wéi den Äerdueleg, a risege Gasreservoiren ënner der Äerd. Da kënnt Methan nach an enorme Quantitéiten um Mieresbuedem vir. Do lagert en ënner der Form vu [[Methanhydrat]].

Methangas ass och den Haaptbestanddeel vun de [[Planéit|Gasplanéiten]] [[Jupiter (Planéit)|Jupiter]], [[Saturn (Planéit)|Saturn]], [[Uranus (Planéit)|Uranus]] an [[Neptun (Planéit)|Neptun]].

== Uwendung ==
An der [[Chimie]] gëtt Methan geholl fir [[Ammoniak]], [[Methanol]], [[Waasserstoff]], [[Blosaier]] an [[Acetylen]] hierzestellen.<ref name="seilnacht"/>

== Methan als Zäregas ==
Methan ass ee vun de wierksaamsten [[Zäregas]]er. E gëtt vu [[Räis]]felder, vu Suppen, vun tropesche Bëscher, vum landwirtschaftleche Véi a vun der Gas- a Kuelenindustrie fräigesat<ref name="Scinexx">http://www.g-o.de/wissen-aktuell-9044-2008-10-31.html (Massachusetts Institute of Technology, 31.10.2008 - NPO) [21.10.2011]</ref>. An de leschten 200 Joer ass de Methangehalt vun der Atmosphär permanent an d'Luucht gaangen. Zanter [[2007]] sinn erëm zousätzlech Milliounen Tonne Methangas an d'[[Atmosphär]] geschleidert ginn<ref name="Scinexx"/>. En ass fir 20 % vum [[Zäregas-Effekt]] verantwortlech<ref name="Scinexx"/>. En absorbéiert, wéi de Kuelendioxid, d'[[infrarout Liicht]] a verhënnert datt d'Wäermt vun der Sonn erëm zeréck un de [[Weltraum]] ofgi gëtt<ref name="Scinexx"/>. Mä Methan ass nach méi staark wéi Kuelendioxid. Ee Moleküll vum Methan wierkt geneesou staark wéi 21 [[Kuelendioxid|CO<sub>2</sub>]]-Moleküllen<ref name="Scinexx"/>.

Awer nëmmen 30 % vun de Methan-Emissioune gi vun der [[Natur]] verursaacht<ref name="Scinexx"/>. Fir déi aner 70 % ass de Mënsch direkt oder indirekt verantwortlech<ref name="Scinexx"/>. Virun allem d'[[Landwirtschaft]] ass schold un deenen héije Methan-Emissiounen<ref name="Scinexx"/>. Räisfelder, [[Kou|Kéi]] a [[Schof]] schleideren sou vill Methan an d'Loft, datt et Konsequenze fir d'Weltklima huet<ref name="Scinexx"/>.

Methan gëtt awer och an der Atmosphär durch [[Hydroxylgruppement|Hydroxyl-Ionen OH<sup>-</sup>]] ofgebaut<ref name="Scinexx"/>. Doduerch gouf et e Gläichgewiicht vun Ofbau an Emissiounen<ref name="Scinexx"/>. Soulaang d'Konzentratioun vum Methan an der Atmosphär stabil blouf, goufen déi enorm [[Kuelendioxid]]-Emissioune kompenséiert. Mä dat Gläichgewiicht ass erëm gestéiert an de Methangehalt an der Atmosphär gëtt erëm méi grouss. Virun engem Joer (2010) sinn et zirka 1751 ppb ''(parts per billion)''<ref name="Scinexx"/>. Dat ass méi wéi zweemol sou vill wéi virun der [[Industriell Revolutioun|industrieller Revolutioun]]<ref name="Scinexx"/>.

Iwwerraschend ass datt de Methangehalt an der [[Loft]] iwwerall op der Welt gläichzäiteg eropgaangen ass<ref name="Scinexx"/>. Et dauert an der Atmosphär méi wéi ee Joer bis datt sech de Gasgehalt vun der südlecher an der nërdlecher [[Hemisphär]] gemëscht an ausgeglach hunn<ref name="Scinexx"/>. Dowéinst hätten iwwerall op der Welt gläichzäiteg d'Methangas-Emissiounen eropgoe missen. Dat ass awer net de Fall. Déi meescht Methangas-Emissiounen entstinn nämlech op der nërdlecher Hemisphär<ref name="Scinexx"/>.

Dat kéint doru leien, datt [[2007]] a [[Sibirien]] de gefruerene Buedem, wéinst dem waarme Wieder, entdeet ass<ref name="Scinexx"/>. Doduerch ass de bakteriellen Ofbau erëm un d'Lafe komm a grouss Quantitéite Methangas goufe fräigesat<ref name="Scinexx"/>. Firwat op der südlecher Hemisphär de Methangehalt eropgeet, kann een domat net erklären.

Eng aner Erklärung seet, datt d'Konzentratioun vun den Hydroxyl-Ionen an der Atmosphär ofgeholl huet. Dat ass awer nëmmen eng theoreetesch Erklärung, déi nach net genee nogewise konnt ginn<ref name="Scinexx"/>.

== Literatur ==
* A. Dessart - J. Jodogne - J. Paul, Chimie organique, Éditions A. De Boeck, Bruxelles, 1979

== Um Spaweck ==
{{Commonscat|Methane|Methan}}
* http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_methan.htm [21.10.2011]
* http://www.g-o.de/wissen-aktuell-9044-2008-10-31.html [21.10.2011]
* http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?sid=24869888&loc=es_rss [21.10.2011]
* http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Name=Methane&Units=SI [28.02.2012]

{{Referenzen}}

[[Kategorie:Kuelewaasserstoffer]]