Il gas emesso dal fondo dei serbatoi è gas di palude con un odore sgradevole (un altro nome generico è metano). Scientificamente, è formene, o idrogeno metilico. La maggior parte è costituita da metano (CH4). Può contenere anche azoto, argon, idrogeno, fosfina e anidride carbonica.
Caratteristiche principali
Composizione standard, formula chimica del gas di palude: tutto ciò dimostra chiaramente la sua appartenenza ai composti di carbonio più semplici. Altri componenti sono raggruppati attorno a questo elemento. Il gas di palude si trova in natura allo stato libero come miscela con anidride carbonica o azoto. Risulta dalla decomposizione della materia organica. Di norma, si tratta di piante che sono sott'acqua e prive di accesso all'aria.
Le miniere di carbone sono un altro luogo in cui si forma gas combustibile di palude. Si accumula tra le rocce dopo la decomposizione dei residui organici. Numerosi vuoti contribuiscono a questo. Tali gas fuoriescono quando appare un foro accidentale.
Luoghi di istruzione
Nonostante il nome piuttosto inequivocabile, il gas di palude (o meglio, metano) viene emesso anche dacrepe di terra vicino a giacimenti petroliferi. I primi casi di questo tipo sono stati registrati negli Stati Uniti d'America sulle rive del fiume Allegheny, così come in Russia nella regione del Caspio. A Baku, per questo motivo, esiste una leggenda sui misteriosi fuochi di Baku fin dai tempi antichi. Il fenomeno naturale si è rivelato essere mescolato con anidride carbonica, azoto e vapori di petrolio, gas di palude.
Con lo sviluppo dell'industria e della tecnologia mineraria, le persone hanno imparato a utilizzare il metano rilasciato. La prima pianta del genere è apparsa in Pennsylvania. Il gas di palude è caratterizzato dal fatto che si forma continuamente, può essere trovato in qualsiasi palude o stagno. Spesso basta toccare il limo con un bastoncino. Dopodiché, le bolle di gas galleggiano sulla superficie dell'acqua.
Base del gas di palude
I batteri contribuiscono a formare il componente principale del gas naturale (metano). A causa loro, inizia la fermentazione della fibra vegetale, contribuendo alla comparsa del metano. Si ritiene che il metano più puro sia caratteristico dei vulcani di fango delle penisole di Apsheron e Kerch.
Inoltre, si trova in depositi di sale, sorgenti e fumarole - buchi e fessure situate ai piedi dei vulcani. Il metano è presente nell'intestino umano. Contiene i prodotti dell'espirazione di alcuni animali. Una delle prime testimonianze scritte di questa sostanza può essere considerata dagli scritti dell'antico scrittore Plinio, che menzionava i composti combustibili gassosi.
Esplosività
La maggior parte dei gas di paludenoto per le sue proprietà distruttive. Se acceso in una miscela con aria, provoca un'esplosione. La ragione di ciò sono le proprietà del metano. L'esplosione di gas di palude e composti simili per molto tempo ha terrorizzato le persone che hanno spiegato cosa stava succedendo con le superstizioni. Le ragioni dell'anomalia sono diventate chiare solo dopo uno studio scientifico di questo fenomeno.
Gas di palude, metano e altri composti esplosivi hanno spinto le persone a inventare la lampada Davy. Cominciò ad essere utilizzato sia nelle paludi che nelle miniere di carbone. In questa lampada, i prodotti della combustione sono stati rimossi utilizzando un'apposita griglia, grazie alla quale è stata esclusa la possibilità di accensione di una miscela di gas combustibile.
Cronologia delle scoperte
Lo scienziato italiano Allesandro Volta ha dato un grande contributo allo studio del gas di palude (metano). Nel 1776 dimostrò che questa sostanza è diversa dall'idrogeno, poiché ha bisogno del doppio di ossigeno per bruciare. Inoltre, è stato Volta a determinare che il gas di palude è una fonte di acido carbonico.
Un italiano ha scoperto metano al confine tra Svizzera e Italia vicino al Lago Maggiore. L'ispirazione per lo scienziato è stata un articolo dello scienziato e politico americano Benjamin Franklin sul fenomeno dell '"aria combustibile". Volta è stata la prima ad ottenere metano raccogliendo il gas emesso dalla palude.
La ricerca continua
Altri importanti ricercatori del fenomeno naturale furono il chimico francese Claude Berthollet e il chimico britannico William Henry. L'ultimo, nel 1805, determinò la composizione del gas di palude e lo distinse dall'etilene (cosìchiamato gasolio).
Il segreto dell'esplosivo era nascosto nel suo componente principale: il metano. È stato definito come un gas di idrocarburi leggeri (in contrapposizione al gas di idrocarburi pesanti etilene). Nel tempo, è stato stabilito un altro termine: idrogeno metilico. La ricerca di Henry è stata continuata da John D alton e Jens Jakob Berzelius.
Nel 1813, il chimico e geologo inglese Humphrey Davy analizzò il grisù e concluse che questa sostanza era una miscela di metano, anidride carbonica e azoto. Quindi è stato dimostrato che la miscela combustibile rilasciata nelle miniere è identica a una miscela simile nelle paludi.
Impatto ecologico
Caratteristico del gas di palude, il metano deriva da alcune reazioni chimiche. Prima di tutto, questa è la distillazione a secco di materia organica (ad esempio torba o legno). Il metano chimicamente puro si ottiene per decomposizione dello zinco metile con acqua (si produce ossido di zinco). Oggi questa sostanza attira l'attenzione di molti ambientalisti per la sua partecipazione alla formazione dell'effetto serra. Ciò è dovuto all'accumulo di metano nell'atmosfera terrestre. Il gas di palude assorbe la radiazione termica nella regione infrarossa dello spettro. In questo parametro è secondo solo all'anidride carbonica pura. Gli ecologisti stimano il contributo del metano al miglioramento dell'effetto serra in circa il 30%.
Proprietà, composizione, formula chimica del gas di palude sono oggetto di studio oggi come parte dello studio della sua influenza sull'atmosfera del nostro pianeta. Nelle quantità naturali prodotte dalla natura stessa, non lo erapericoloso come causa dell'effetto serra. Tuttavia, il problema è che un'enorme quantità di metano entra nell'atmosfera per colpa delle persone stesse. Un analogo del gas di palude viene prodotto in varie imprese. Questo è il cosiddetto metano abiogenico. Quello che si trova nelle paludi è considerato biogenico, cioè risultante dalla trasformazione della materia organica.
Metanogenesi
La biosintesi del metano (e quindi la presenza del gas di palude) è anche chiamata metanogenesi. I batteri arcaici sono coinvolti in questo processo. Sono aerobici, cioè possono ottenere energia per la vita senza ossigeno. Gli Archaea non hanno organelli di membrana e un nucleo.
I batteri generano metano riducendo i composti a un carbonio con alcoli di carbonio e composti a un carbonio. Un altro modo è la sproporzione dell'acetato. L'energia prodotta dai batteri viene trasformata dagli enzimi ATP sintasi. Nella metanogenesi sono coinvolte diverse molecole: coenzimi, metanofurano, tetraidrometanopterina, ecc.
Metanogeni
La scienza conosce 17 generi e 50 specie di archaea in grado di generare la base del gas di palude. Formano colonie multicellulari primitive. Il genoma più studiato di tali archaea è Methanosarcina acetivorans. Convertono il monossido di carbonio in acetati e metano utilizzando gli enzimi acetato chinasi e fosfotransacetilasi. C'è anche una teoria che questi archaea in tempi antichi potessero trasformarsi in tioetere, a condizione che ci fosse un altoconcentrazione di solfuro di ferro.
Causa degli incendi boschivi
Con emissioni e concentrazione sufficienti, il gas di palude, acceso, può causare una grande torba naturale e incendi boschivi. Oggi esiste un intero complesso di lotta a tali fenomeni. Servizi speciali effettuano il monitoraggio del gas delle aree più paludose. Sono responsabili della prevenzione e del controllo quantitativo del rapporto tra i componenti di un gas potenzialmente pericoloso.
Ad esempio, uno dei più paludosi della regione di Mosca è il distretto orientale di Shatursky. Nei suoi bacini sono presenti numerosi pesci (carassi, persici, ghiozzi, carpe, lucci, carpe), tritoni, rane, serpenti, topi muschiati, uccelli (aironi, tarabusini, trampolieri, anatre). Le ossa di tutti questi animali contengono fosforo. Viene elaborato dai batteri, dopo di che compaiono molte altre sostanze. Questi sono difosfina e fosfina. Sono i principali iniziatori della reazione a catena della combustione spontanea. Gli incendi provocati in questo modo costituiscono un grave problema ambientale. Dagli incendi nelle paludi, bruciano non solo le foreste, ma anche le torbiere. Il fuoco può diffondersi in profondità in loro. Tali torbiere possono bruciare per anni.
Circa due terzi di tutte le paludi del mondo sono concentrate in Russia. Si trovano nel centro della parte europea del paese, nella Siberia occidentale e nella Kamchatka. L'area totale delle paludi in Russia è di circa 340 milioni di ettari, 210 dei quali sono coperti da copertura forestale. La maggior parte del gas viene prodotta in estate. Durante tale periodo, su una superficie di un ettaro possono essere rilasciati circa due chilogrammi e mezzo di metano al giorno.
Interazione con ossigeno e cloro
Il gas naturale di palude, la cui formula chimica è CH4, brucia con una fiamma pallida appena incandescente. L'esplosione più forte con esso si verifica quando viene acceso in una miscela contenente 7-8 volumi di aria e 2 volumi di ossigeno. Il gas è leggermente solubile in acqua (a differenza dell'alcol). Reagisce solo con gli alogeni.
Quando interagisce con il cloro, il gas di palude forma cloruro di metile CH3Cl. Questa sostanza è ottenuta in laboratorio. Per fare ciò, il gas cloridrico viene fatto passare in una soluzione bollente di alcol metilico e cloruro di zinco fuso. Il risultato è un gas incolore caratterizzato da un gradevole odore etereo dal sapore dolciastro. Sotto forte pressione o raffreddamento, si addensa in un liquido.
Uso e reazioni con gli alogeni
Il metano (gas di palude), la cui formula e il cui utilizzo come combustibile è studiato nel curriculum scolastico, interagisce attivamente con gli alogeni. Come risultato delle reazioni di sostituzione con queste sostanze, si formano i seguenti composti: bromuro, cloruro, fluoruro e fluoruro di metilene. L'ultimo di questi fu ottenuto per la prima volta dal chimico russo Alexander Butlerov. Lo ioduro di metilene è un liquido giallastro altamente rifrattivo. Il suo punto di ebollizione è di 180 °C.
Come si chiama il gas di palude, completamente sostituito dagli alogeni? Questo è tetracloruro di carbonio. Fu scoperto dal chimico francese Henri Regnault nel 1839. È un liquido dal caratteristico odore speziato. Ha un effetto anestetico. Un' altra sostanza similetetrabromuro di carbonio. Viene estratto dalle ceneri delle piante marine.
Pericoli per la salute
Il metano di palude stesso è fisiologicamente innocuo. Appartiene agli idrocarburi paraffinici non tossici. Questo gruppo di sostanze è caratterizzato da inerzia chimica e scarsa solubilità nel plasma sanguigno. L'aria con un' alta concentrazione di gas di palude può uccidere una persona solo se gli manca l'ossigeno.
I primi segni di soffocamento (asfissia) compaiono quando il contenuto di metano è dal 30%. In questo caso, il volume della respirazione aumenta, il polso accelera, la coordinazione dei movimenti muscolari è disturbata. Ma la probabilità di tali casi è estremamente ridotta. Il fatto è che il metano è più leggero dell'aria, il che impedisce che si accumuli in proporzioni eccessive.
Allo stesso tempo, i ricercatori equiparano l'effetto del gas di palude sulla psiche umana all'effetto dell'etere dietilico. Un effetto simile può essere equiparato a un narcotico. Nelle persone che hanno lavorato a lungo in miniere ad alta concentrazione di metano, si possono rintracciare alterazioni del sistema nervoso autonomo (ipotensione, riflesso oculocardio positivo, ecc.).
