El gas emès pel fons dels embassaments és gas de pantà amb una olor desagradable (un altre nom generalitzat és metà). Científicament, és formene, o metil hidrogen. La major part està formada per metà (CH4). També pot contenir nitrogen, argó, hidrogen, fosfina i diòxid de carboni.
Funcions clau
Composició estàndard, fórmula química del gas del pantà: tot això demostra clarament la seva pertinença als compostos de carboni més simples. Al voltant d'aquest element s'agrupen altres components. El gas del pantà es troba a la natura en estat lliure com una barreja amb diòxid de carboni o nitrogen. És el resultat de la descomposició de la matèria orgànica. Per regla general, es tracta de plantes sota l'aigua i sense accés a l'aire.
Les mines de carbó són un altre lloc on es forma gas combustible del pantà. S'acumula entre les roques després de la descomposició dels residus orgànics. Nombrosos buits contribueixen a això. Aquests gasos escapen quan apareix un forat accidental.
Llocs d'ensenyament
Malgrat el seu nom més aviat inequívoc, el gas de pantà (o millor dit, metà) també s'emet deterra esquerda prop dels camps de petroli. Els primers casos d'aquest tipus es van registrar als Estats Units d'Amèrica a la vora del riu Allegheny, així com a Rússia a la regió del Caspi. A Bakú, per aquest motiu, hi ha hagut una llegenda sobre els misteriosos incendis de Bakú des de l'antiguitat. El fenomen natural va resultar estar barrejat amb diòxid de carboni, vapors de nitrogen i petroli, gas de pantà.
Amb el desenvolupament de la indústria i la tecnologia minera, la gent ha après a utilitzar el metà alliberat. La primera planta d'aquest tipus va aparèixer a Pennsilvània. El gas del pantà es caracteritza pel fet que es forma contínuament, es pot trobar a qualsevol pantà o estany. Sovint, n'hi ha prou amb tocar el llim amb un pal. Després d'això, les bombolles de gas suren a la superfície de l'aigua.
Base de gas del pantà
Els bacteris ajuden a formar el component principal del gas natural (metà). A causa d'ells, comença la fermentació de la fibra vegetal, contribuint a l'aparició de metà. Es creu que el metà més pur és característic dels volcans de fang de les penínsules d'Apsheron i Kerch.
A més, es presenta en dipòsits de sal, fonts i fumaroles -forats i esquerdes situades al peu dels volcans. El metà està present a l'intestí humà. Conté els productes d'exhalació d'alguns animals. Una de les primeres proves escrites d'aquesta substància es pot considerar els escrits de l'antic escriptor Plini, que va esmentar els compostos combustibles gasosos.
Explosivitat
La majoria de gasos de pantàconegut per les seves propietats destructives. Quan s'encén en una barreja amb l'aire, provoca una explosió. La raó d'això són les propietats del metà. L'explosió de gas de marjal i compostos similars durant molt de temps va aterrir la gent que explicava què passava amb les supersticions. Els motius de l'anomalia només van quedar clars després d'un estudi científic d'aquest fenomen.
El gas de marsh, el metà i altres compostos explosius van impulsar la gent a inventar la làmpada Davy. Es va començar a utilitzar tant als pantans com a les mines de carbó. En aquesta làmpada, els productes de combustió s'eliminaven mitjançant una reixeta especial, gràcies a la qual s'excloïa la possibilitat d'encesa d'una mescla de gas combustible.
Historial de descobriments
El científic italià Allesandro Volta va fer una gran contribució a l'estudi del gas dels pantàs (metà). El 1776 va demostrar que aquesta substància és diferent de l'hidrogen, ja que necessita el doble d'oxigen per cremar-se. A més, va ser Volta qui va determinar que el gas del pantà és una font d'àcid carbònic.
Un italià va descobrir metà a la frontera de Suïssa i Itàlia prop del llac Maggiore. La inspiració per al científic va ser un article del científic i polític nord-americà Benjamin Franklin sobre el fenomen de "l'aire combustible". Volta va ser el primer a obtenir metà recollint el gas emès pel pantà.
La recerca continua
Altres investigadors importants del fenomen natural van ser el químic francès Claude Berthollet i el químic britànic William Henry. L'últim d'ells, el 1805, va determinar la composició del gas del pantà i el va distingir de l'etilè (per tantanomenat gas petrolier).
El secret de l'explosiu estava amagat en el seu component principal: el metà. S'ha definit com un gas d'hidrocarburs lleuger (a diferència del gas d'hidrocarburs pesats etilè). Amb el temps, es va establir un altre terme: metil hidrogen. La investigació d'Henry va ser continuada per John D alton i Jens Jakob Berzelius.
El 1813, el químic i geòleg anglès Humphrey Davy va analitzar el grisú i va concloure que aquesta substància era una barreja de metà, anhídrid carbònic i nitrogen. Així, es va demostrar que la mescla combustible alliberada a les mines és idèntica a una barreja similar als pantans.
Impacte ecològic
Característic del gas de pantà, el metà sorgeix de determinades reaccions químiques. En primer lloc, es tracta de la destil·lació en sec de la matèria orgànica (per exemple, torba o fusta). El metà químicament pur s'obté per descomposició del metil de zinc amb aigua (es produeix òxid de zinc). Avui dia, aquesta substància crida l'atenció de molts ecologistes per la seva participació en la formació de l'efecte hivernacle. Això es deu a l'acumulació de metà a l'atmosfera terrestre. El gas del pantà absorbeix la radiació tèrmica a la regió infraroja de l'espectre. En aquest paràmetre, només és el segon després del diòxid de carboni pur. Els ecologistes estimen la contribució del metà a la millora de l'efecte hivernacle en un 30%.
Les propietats, la composició, la fórmula química del gas del pantà s'estan estudiant avui com a part de l'estudi de la seva influència en l'atmosfera del nostre planeta. En quantitats naturals produïdes per la mateixa naturalesa, no ho eraperillós com a causa de l'efecte hivernacle. Tanmateix, el problema és que una gran quantitat de metà entra a l'atmosfera per culpa de les mateixes persones. Un anàleg del gas de pantà es produeix a diverses empreses. Aquest és l'anomenat metà abiogènic. El que es produeix als pantans es considera biogènic, és a dir, resultant de la transformació de la matèria orgànica.
Metanogènesi
La biosíntesi del metà (i, per tant, l'aparició del gas del pantà) també s'anomena metanogènesi. Els bacteris arqueals estan implicats en aquest procés. Són aeròbics, és a dir, poden obtenir energia per a la vida sense oxigen. Les arquees no tenen orgànuls de membrana i nucli.
Els bacteris generen metà mitjançant la reducció de compostos d'un carboni amb alcohols de carboni i compostos d'un carboni. Una altra manera és la desproporció de l'acetat. L'energia produïda pels bacteris és transformada pels enzims ATP sintasa. En la metanogènesi intervenen diverses molècules: coenzims, metanofurà, tetrahidrometanopterina, etc.
Metanògens
La ciència coneix 17 gèneres i 50 espècies d'arquees capaços de generar la base del gas del pantà. Formen colònies pluricel·lulars primitives. El genoma més estudiat d'aquestes arquees és Methanosarcina acetivorans. Converteixen el monòxid de carboni en acetats i metà mitjançant els enzims acetat cinasa i fosfotransacetilasa. També hi ha una teoria que aquestes arquees en temps antics podien transformar-se en tioèter, sempre que hi hagués un altconcentració de sulfur de ferro.
Causa d'incendis forestals
Amb emissió i concentració suficients, el gas del pantà, encès, pot provocar una gran torba natural i un incendi forestal. Avui dia, hi ha tot un complex de lluita contra aquests fenòmens. Serveis especials fan la vigilància de gas a les zones més pantanses. Són els responsables de la prevenció i el control quantitatiu de la proporció dels components d'un gas potencialment perillós.
Per exemple, un dels més pantanosos de la regió de Moscou és el districte oriental de Shatursky. Als seus embassaments hi ha molts peixos (crucians, perxes, gobi, carpes, lluces, carpes), tritons, granotes, serps, rats mesquers, ocells (garses, galls, limícoles, ànecs). Els ossos de tots aquests animals contenen fòsfor. És processat pels bacteris, després de la qual apareixen altres substàncies. Aquests són la difosfina i la fosfina. Són els principals iniciadors de la reacció en cadena de la combustió espontània. Els incendis iniciats d'aquesta manera són un greu problema mediambiental. Dels incendis als pantans, no només cremen boscos, sinó també torberes. El foc es pot estendre profundament en ells. Aquestes torberes poden cremar durant anys.
Aproximadament dos terços de tots els pantans del món es concentren a Rússia. Es troben al centre de la part europea del país, Sibèria occidental i Kamtxatka. La superfície total dels pantans a Rússia és d'uns 340 milions d'hectàrees, 210 de les quals estan cobertes de bosc. La major part del gas es produeix a l'estiu. Durant aquest període, es poden alliberar al voltant de dos quilos i mig de metà al dia en una àrea d'una hectàrea.
Interacció amb l'oxigen i el clor
El gas natural del pantà, la fórmula química del qual és CH4, crema amb una flama pàl·lida amb prou feines. L'explosió més forta amb ella es produeix quan s'encén en una mescla que conté 7-8 volums d'aire i 2 volums d'oxigen. El gas és lleugerament soluble en aigua (a diferència de l'alcohol). Només reacciona amb halògens.
Quan interacciona amb el clor, el gas del pantà forma clorur de metil CH3Cl. Aquesta substància s'obté al laboratori. Per fer-ho, es passa gas clorhídric a una solució bullent d'alcohol metílic i clorur de zinc fos. El resultat és un gas incolor caracteritzat per una agradable olor etèria amb un gust dolç. Sota una forta pressió o refredament, s'espesseix en un líquid.
Ús i reaccions amb halògens
El metà (gas de pantà), la fórmula i l'ús del qual com a combustible s'estudia al currículum escolar, interacciona activament amb els halògens. Com a resultat de les reaccions de substitució amb aquestes substàncies, es formen els següents compostos: bromur, clorur, fluorur i fluorur de metilè. L'últim d'ells el va obtenir per primera vegada el químic rus Alexander Butlerov. El iodur de metilè és un líquid groguenc altament refractiu. El seu punt d'ebullició és de 180 °C.
Com es diu el gas del pantà, completament substituït pels halògens? Això és tetraclorur de carboni. Va ser descobert pel químic francès Henri Regnault l'any 1839. És un líquid amb una característica olor especiada. Té un efecte anestèsic. Una altra substància semblanttetrabromur de carboni. S'extreu de les cendres de les plantes marines.
Perill per a la salut
El metà del pantà en si és fisiològicament inofensiu. Pertany als hidrocarburs parafínics no tòxics. Aquest grup de substàncies es caracteritza per la inercia química i la poca solubilitat en el plasma sanguini. L'aire amb una alta concentració de gas del pantà només pot matar una persona si no té oxigen.
Els primers signes d'asfíxia (asfíxia) apareixen quan el contingut de metà és del 30%. En aquest cas, el volum de la respiració augmenta, el pols s'accelera, la coordinació dels moviments musculars es veu alterada. Però la probabilitat d'aquests casos és molt petita. El fet és que el metà és més lleuger que l'aire, la qual cosa evita que s'acumuli en proporcions excessives.
Al mateix temps, els investigadors equiparen l'efecte del gas del pantà sobre la psique humana amb l'efecte de l'èter dietílic. Un efecte similar es pot equiparar a un narcòtic. En persones que han treballat durant molt de temps en mines amb altes concentracions de metà, es poden localitzar canvis en el sistema nerviós autònom (hipotensió, reflex oculocàrdic positiu, etc.).
