BĂNG CHÁY (đầy đủ)

Băng cháy là gì

Methane clathrate (CH4 · 5.75H2O) hoặc (8CH4 · 46H2O), còn được gọi là methane hydrate, hydromethane, methane ice, fire ice, natural gas hydrate, hoặc gas hydrate, là một hợp chất clathrate rắn (cụ thể hơn là clathrate hydrate) trong mà một lượng lớn mêtan bị giữ lại trong cấu trúc tinh thể của nước, tạo thành một chất rắn tương tự như nước đá. Ban đầu được cho là chỉ xảy ra ở các vùng bên ngoài của Hệ Mặt trời, nơi nhiệt độ thấp và phổ biến là băng nước, các trầm tích clathrat mêtan đáng kể đã được tìm thấy dưới lớp trầm tích dưới đáy đại dương của Trái đất. Metan hydrat được hình thành khi nước liên kết hydro và khí metan tiếp xúc với nhau ở áp suất cao và nhiệt độ thấp trong đại dương.

Khí mêtan clathrates là thành phần phổ biến của địa quyển biển nông và chúng xuất hiện trong các cấu trúc trầm tích sâu và hình thành các mỏm đá dưới đáy đại dương. Các hydrat mêtan được cho là hình thành do sự kết tủa hoặc kết tinh của mêtan di chuyển từ sâu dọc theo các đứt gãy địa chất. Sự kết tủa xảy ra khi khí mêtan tiếp xúc với nước dưới đáy biển chịu tác động của nhiệt độ và áp suất. Năm 2008, nghiên cứu trên Trạm Vostok Nam Cực và lõi băng EPICA Dome C cho thấy rằng các lớp khí mê-tan cũng có trong lõi băng sâu ở Nam Cực và ghi lại lịch sử về nồng độ khí mê-tan trong khí quyển, có niên đại 800.000 năm trước. Hồ sơ clathrate mêtan trong lõi băng là nguồn dữ liệu chính cho nghiên cứu sự nóng lên toàn cầu, cùng với oxy và carbon dioxide.

Trữ lượng băng cháy

Công dụng của băng cháy

Metan hydrat ngày càng được chú ý như một nguồn năng lượng hydrocacbon sạch chính. Cơ quan Thông tin Năng lượng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) ước tính rằng metan hydrat chứa nhiều carbon hơn và do đó có nhiều tiềm năng hơn so với tất cả các loại nhiên liệu hóa thạch khác cộng lại. Tuy nhiên, những mỏ khí thiên nhiên metan hydrat khổng lồ này vẫn chưa được thương mại hóa trên quy mô lớn, nhưng với các hoạt động nghiên cứu và phát triển đầy hứa hẹn trên toàn thế giới, việc thương mại hóa khí metan hydrat dự kiến ​​sẽ diễn ra nhanh chóng.

Các nguồn tài nguyên metan hydrat có thể là một lợi ích to lớn đối với các quốc gia đói năng lượng.

Tuy nhiên, với sự gia tăng nhiệt độ nước biển, các hyđrat metan có thể bắt đầu tan chảy, từ đó giải phóng khí metan vào khí quyển ở quy mô lớn. làm dấy lên lo ngại về sự phát tán không kiểm soát được khí mê-tan từ các thành tạo hydrat.

Ứng dụng của băng cháy

Khai thác băng cháy

Các khối khí mêtan được giới hạn trong thạch quyển nông (tức là độ sâu <2.000 m). Hơn nữa, các điều kiện cần thiết chỉ được tìm thấy trong các đá trầm tích lục địa ở các vùng cực nơi nhiệt độ bề mặt trung bình nhỏ hơn 0 ° C; hoặc trong trầm tích đại dương ở độ sâu nước lớn hơn 300 m, nơi nhiệt độ nước đáy khoảng 2 ° C. Ngoài ra, các hồ nước ngọt sâu cũng có thể chứa khí hydrat, ví dụ: hồ nước ngọt Baikal, Siberia.  Các trầm tích lục địa đã được định vị ở Siberia và Alaska trong các lớp đá sa thạch và bột kết ở độ sâu dưới 800 m. Trầm tích đại dương dường như phổ biến rộng rãi ở thềm lục địa (xem Hình.) Và có thể xuất hiện trong lớp trầm tích ở độ sâu hoặc gần giao diện trầm tích-nước. Chúng có thể bao phủ các mỏ khí mêtan thậm chí còn lớn hơn.

Methane hydrate

Metan hydrat, còn thường được gọi là hydrat khí tự nhiên, metan clathrat, băng cháy, hydromethane, khí hydrat và băng metan.

Một lượng lớn metan hydrat đã được tìm thấy bên dưới lớp băng ở Nam Cực và trong trầm tích ở các rìa lục địa trên toàn cầu. Metan hydrat là khí mêtan bị mắc kẹt bên trong một mạng lưới băng giống như cái lồng, xuất hiện tự nhiên khi điều kiện áp suất và nhiệt độ của trái đất thích hợp cho sự hình thành của nó. Nó thường được hình thành trong đá trầm tích bên dưới lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực, nước sâu trầm tích của biển và hồ nội địa, trầm tích ở rìa lục địa và bên dưới băng ở Nam Cực. Do đó, các quốc gia như Canada, Ấn Độ, Nhật Bản và Hoa Kỳ đang áp dụng các chương trình và công nghệ nghiên cứu mạnh mẽ để sản xuất hydrat metan.

Một trong những yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của thị trường toàn cầu metan hydrat và quy mô thương mại hóa lớn của nó là các ứng dụng công nghiệp tiềm năng của nguồn tài nguyên thiên nhiên này. , xử lý carbon dioxide và khử muối.

Băng cháy tiếng Anh là gì

Fire ice.

Đá cháy

Đất hiếm la gì

Các nguyên tố đất hiếm (REE), còn được gọi là kim loại đất hiếm hoặc (trong ngữ cảnh) oxit đất hiếm, hoặc các lanthanide (mặc dù yttrium và scandium thường được bao gồm dưới dạng đất hiếm) là một tập hợp 17 gần như không thể phân biệt được kim loại nặng mềm màu trắng bạc bóng. Scandium và yttrium được coi là các nguyên tố đất hiếm vì chúng có xu hướng xuất hiện trong các mỏ quặng giống như các lanthanides và thể hiện các tính chất hóa học tương tự, nhưng có các tính chất điện tử và từ tính khác nhau.

Ở dạng tinh khiết, các kim loại này bị xỉn màu từ từ trong không khí ở nhiệt độ phòng, và phản ứng chậm với nước lạnh để tạo thành hydroxit, giải phóng hydro. Chúng phản ứng với hơi nước để tạo thành oxit, và ở nhiệt độ cao (400 ° C) tự bốc cháy và bùng cháy với ngọn lửa pháo hoa rực rỡ đầy màu sắc.

Các nguyên tố này và các hợp chất của chúng không có chức năng sinh học nào được biết đến. Các hợp chất hòa tan trong nước có độc tính từ nhẹ đến trung bình, nhưng những hợp chất không hòa tan thì không

Khí metan lạnh

Công thức hóa học của metan hydrat

Tính chất hóa học của metan

Mêtan là gì?
Mêtan là một hiđrocacbon no đơn giản nhất có công thức hóa học CH4. Nó bao gồm bốn nguyên tử hydro và một nguyên tử carbon và là ankan đơn giản nhất.

Khi mêtan tự nhiên đến bề mặt của khí quyển được gọi là mêtan trong khí quyển và có thể được tìm thấy dưới đáy biển cũng như dưới mặt đất.

Nó không mùi hoặc có mùi dầu ngọt và không có màu. Nó là một khí không độc hại dễ cháy. Nó là một phân tử tứ diện có bốn liên kết C-H tương đương. Nó được sản xuất bởi vi khuẩn kỵ khí ruột kết. Alessandro Volta, một nhà vật lý người Ý là người đầu tiên xác định được mêtan một cách khoa học vào năm 1776.

Tính chất của Metan – CH4
Khí mê-tan là một trong những khí nhà kính quan trọng nhất và khoảng 70% lượng khí mê-tan phát thải có liên quan đến các hoạt động của con người. Khí mêtan tinh khiết là nguồn cung cấp thức ăn chăn nuôi giàu năng lượng với mật độ năng lượng là 55,7 MJ / kg và được sử dụng để tạo ra điện, để sưởi ấm và nấu ăn trong nhà

CH4 Metan
Khối lượng phân tử / Khối lượng mol 16,04 g / mol
Mật độ 0,656 kg / m³
Điểm sôi −161,50 ° C
Điểm nóng chảy −182,5 ° C

Cấu trúc mêtan – CH4
Cấu trúc mêtan
Cấu trúc mêtan

Sử dụng CH4 (Mêtan)
Nó được sử dụng trong ô tô, lò nướng và máy nước nóng làm nhiên liệu
Nó được sử dụng trong sản xuất điện
Nó được sử dụng làm nhiên liệu tên lửa ở dạng lỏng tinh chế của nó
Nó được sử dụng như một thành phần chống đông trong các ngành công nghiệp
Nó là một thành phần phổ biến trong phân bón
Nó được sử dụng để khử trùng các sản phẩm
Nó được sử dụng trong các nhà máy điện chạy bằng khí đốt
Nó được sử dụng trong bếp ga
Nó được sử dụng trong thử nghiệm các thiết bị khí đốt

Tetracyanomethane
Tetracyanomethane hoặc carbon tetracyanide là một nitride carbon phân tử percyanoalkane với công thức C (CN) 4. Cấu trúc có thể được coi là mêtan với tất cả các nguyên tử hydro được thay thế bằng các nhóm xyanua.

Tetracyanomethane, C (CN) 4, là một phân tử tứ diện chứa một cacbon sp3 trung tâm được điều phối bởi các nhóm nitril phản ứng có khả năng biến đổi thành mạng CN mở rộng với một phần đáng kể cacbon sp3. C (CN) 4 có độ tinh khiết cao đã được tổng hợp, và hành vi sinh lý của nó đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng bột phân tán góc tại chỗ đồng bộ hóa tại chỗ (PXRD) và phổ Raman và tia hồng ngoại (IR)

Câu hỏi thường gặp – Câu hỏi thường gặp
Khí mêtan có hại cho con người không?
Riêng mêtan không độc nhưng có thể gây chết người khi trộn lẫn với các khí khác. Khí mêtan chiếm chỗ của ôxy để gây ra ngạt thở. Nó có thể gây ra các triệu chứng chóng mặt và nhức đầu, nhưng những triệu chứng này thường không được chú ý cho đến khi não báo hiệu cơ thể đang thở hổn hển.

Nguyên nhân chính gây ra khí mêtan là gì?
Khí mêtan được giải phóng trong quá trình sản xuất và vận chuyển than, khí đốt tự nhiên và dầu mỏ. Phát thải khí mêtan cũng do chăn nuôi và các hoạt động trồng trọt khác và sự suy thoái chất thải nông nghiệp tại các bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị.

Tại sao khí mêtan có hại cho môi trường?
Ví dụ, nếu khí mêtan tràn vào không khí trước khi được sử dụng từ một đường ống bị rò rỉ – nó sẽ hấp thụ nhiệt từ mặt trời, làm bầu khí quyển nóng lên. Nó được gọi là khí nhà kính, như carbon dioxide, vì lý do này.

Mêtan có phải là nhiên liệu hóa thạch không?
Nhiên liệu hóa thạch có nhiều loại từ vật liệu dễ bay hơi với tỷ lệ carbon trên hydro thấp (như mêtan), chất lỏng (như dầu mỏ), đến vật liệu không bay hơi gần như tinh khiết có thành phần carbon, chẳng hạn như than antraxit. Mêtan có thể được tìm thấy đơn lẻ, kết hợp với dầu, hoặc dưới dạng các clorua mêtan trong các mỏ hydrocacbon.

Metan có thể được chiết xuất từ ​​khí quyển không?
Sau đó, vi khuẩn có thể được sử dụng để tách khí mê-tan từ không khí. Do tính hiệu quả mạnh mẽ của nó như một loại khí nhà kính, Boucher và Folberth tuyên bố rằng việc loại bỏ khí mê-tan có thể cạnh tranh về mặt tài chính với việc thu giữ các-bon, ngay cả khi bản thân các công nghệ này đắt hơn.

Điều chế metan trong công nghiệp

Mêtan có thể được sản xuất bằng cách hydro hóa carbon dioxide thông qua quá trình Sabatier. Mêtan cũng là sản phẩm phụ của quá trình hydro hóa cacbon monoxit trong quy trình Fischer – Tropsch, quy trình này được thực hiện trên quy mô lớn để tạo ra các phân tử chuỗi dài hơn metan.

Oxi hóa không hoàn toàn metan

Cấu trúc hình học của CH4

Metan là một phân tử tứ diện có bốn liên kết C – H tương đương. Cấu trúc điện tử của nó được mô tả bằng bốn obitan phân tử liên kết (MO) do sự xen phủ của các obitan hóa trị trên C và H. MO có năng lượng thấp nhất là kết quả của sự xen phủ của obitan 2s trên cacbon với sự kết hợp trong pha của các obitan 1s trên bốn nguyên tử hydro. Trên mức năng lượng này là một tập hợp các MO suy biến ba lần liên quan đến sự xen phủ của các obitan 2p trên cacbon với các tổ hợp tuyến tính khác nhau của các obitan 1s trên hydro. Sơ đồ liên kết “ba trên một” tạo ra phù hợp với phép đo quang phổ quang điện tử.

Mêtan là một chất khí không mùi và không màu. [12] Nó hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được, đặc biệt là ở đầu màu đỏ của quang phổ do các dải âm bội, nhưng hiệu ứng này chỉ đáng chú ý nếu đường đi của ánh sáng rất dài. Đây là những gì mang lại cho Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương màu xanh lam hoặc xanh lục hơi xanh của chúng, khi ánh sáng đi qua bầu khí quyển của chúng có chứa khí mê-tan và sau đó bị phân tán trở lại.

Mùi khí đốt tự nhiên quen thuộc được sử dụng trong gia đình có được nhờ việc bổ sung chất tạo mùi, thường là các hỗn hợp có chứa tert-butylthiol, như một biện pháp an toàn. Mêtan có nhiệt độ sôi −161,5 ° C ở áp suất của một bầu khí quyển. Là một chất khí, nó dễ cháy ở một phạm vi nồng độ (5,4–17%) trong không khí ở áp suất tiêu chuẩn.

Mêtan rắn tồn tại ở một số dạng biến đổi. Làm lạnh metan ở áp suất thường thì tạo thành metan I. Chất này kết tinh trong hệ lập phương (nhóm không gian Fm3m). Vị trí của các nguyên tử hydro không cố định trong mêtan I, tức là các phân tử mêtan có thể quay tự do. Do đó, nó là một tinh thể nhựa.