Gassen, der udsendes fra bunden af reservoirer, er sumpgas med en ubehagelig lugt (et andet generaliseret navn er metan). Videnskabeligt er det formen eller methylhydrogen. Det meste består af metan (CH4). Det kan også indeholde nitrogen, argon, brint, phosphin og kuldioxid.
Nøglefunktioner
Standardsammensætning, kemisk formel for sumpgas - alt dette demonstrerer tydeligt dets tilhørsforhold til de enkleste kulstofforbindelser. Andre komponenter er grupperet omkring dette element. Marskgas findes i naturen i fri tilstand som en blanding med kuldioxid eller nitrogen. Det skyldes nedbrydning af organisk stof. Som regel er der tale om planter, der er under vand og frataget adgang til luft.
Kulminer er et andet sted, hvor der dannes brændbar sumpgas. Det akkumuleres blandt klipperne efter nedbrydning af organiske rester. Talrige tomrum bidrager til dette. Sådanne gasser slipper ud, når der opstår et utilsigtet hul.
Uddannelsessteder
På trods af dets ret entydige navn udsendes sumpgas (eller rettere metan) også frajordrevner nær oliefelter. De første sådanne tilfælde blev registreret i USA på bredden af Allegheny-floden såvel som i Rusland i den kaspiske region. I Baku har der af denne grund været en legende om mystiske Baku-brande siden oldtiden. Det naturlige fænomen viste sig at være blandet med kuldioxid, nitrogen og oliedampe, sumpgas.
Med udviklingen af industri- og mineteknologi har folk lært, hvordan man bruger den frigivne metan. Den første sådan plante dukkede op i Pennsylvania. Sumpgas er kendetegnet ved, at den dannes kontinuerligt, den kan findes i enhver sump eller dam. Ofte er det nok bare at røre silt med en pind. Derefter flyder gasbobler til vandoverfladen.
sumpgasbase
Bakterier er med til at danne hovedbestanddelen af naturgas (metan). På grund af dem begynder fermentering af plantefibre, hvilket bidrager til udseendet af metan. Den reneste metan menes at være karakteristisk for muddervulkanerne på Apsheron- og Kerch-halvøerne.
Derudover forekommer det i s altforekomster, kilder og fumaroler - huller og revner placeret ved foden af vulkaner. Metan er til stede i den menneskelige tarm. Den indeholder udåndingsprodukter fra nogle dyr. Et af de første skriftlige beviser for dette stof kan betragtes som skrifter af den gamle forfatter Plinius, som nævnte gasformige brændbare forbindelser.
Eksplosivitet
Mest af alt sumpgaskendt for sine ødelæggende egenskaber. Når det antændes i en blanding med luft, forårsager det en eksplosion. Årsagen til dette er metans egenskaber. Eksplosionen af sumpgas og lignende forbindelser i lang tid skræmte folk, der forklarede, hvad der skete med overtro. Årsagerne til anomalien blev først klar efter en videnskabelig undersøgelse af dette fænomen.
Marsh-gas, metan og andre eksplosive forbindelser fik folk til at opfinde Davy-lampen. Det begyndte at blive brugt både i sumpe og i kulminer. I denne lampe blev forbrændingsprodukter fjernet ved hjælp af et specielt gitter, takket være hvilket muligheden for antændelse af en brændbar gasblanding var udelukket.
Opdagelseshistorik
Den italienske videnskabsmand Allesandro Volta ydede et stort bidrag til studiet af sumpgas (metan). I 1776 beviste han, at dette stof er forskelligt fra brint, da det har brug for dobbelt så meget ilt for at brænde. Derudover var det Volta, der fastslog, at sumpgas er en kilde til kulsyre.
En italiener opdagede metan på grænsen til Schweiz og Italien nær Lago Maggiore. Inspirationen til videnskabsmanden var en artikel af den amerikanske videnskabsmand og politiker Benjamin Franklin om fænomenet "brændbar luft". Volta var den første til at opnå metan ved at opsamle gassen fra sumpen.
Forskning fortsætter
Andre vigtige forskere af naturfænomenet var den franske kemiker Claude Berthollet og den britiske kemiker William Henry. Den sidste af dem, i 1805, bestemte sammensætningen af sumpgas og adskilte den fra ethylen (såkaldet oliegas).
Hemmeligheden bag sprængstoffet var skjult i dets hovedkomponent - metan. Det er blevet defineret som en let kulbrintegas (i modsætning til den tunge kulbrintegas ethylen). Med tiden blev der etableret et andet udtryk - methylhydrogen. Henrys forskning blev videreført af John D alton og Jens Jakob Berzelius.
I 1813 analyserede den engelske kemiker og geolog Humphrey Davy ilddamp og konkluderede, at dette stof var en blanding af metan, kulsyreanhydrid og nitrogen. Så det blev bevist, at den brændbare blanding, der frigives i minerne, er identisk med en lignende blanding i sumpene.
Økologisk påvirkning
Karakteristisk for sumpgas, metan opstår fra visse kemiske reaktioner. Først og fremmest er dette tør destillation af organisk materiale (for eksempel tørv eller træ). Kemisk ren metan opnås ved nedbrydning af zinkmethyl med vand (zinkoxid produceres). I dag tiltrækker dette stof opmærksomhed fra mange miljøforkæmpere på grund af dets deltagelse i dannelsen af drivhuseffekten. Dette skyldes ophobningen af metan i jordens atmosfære. Sumpgas absorberer termisk stråling i det infrarøde område af spektret. I denne parameter er den kun nummer to efter ren kuldioxid. Økologer anslår metans bidrag til forstærkningen af drivhuseffekten til omkring 30 %.
Egenskaber, sammensætning, kemiske formel for sumpgas studeres i dag som en del af undersøgelsen af dens indflydelse på atmosfæren på vores planet. I naturlige mængder produceret af naturen selv, var det ikkefarlig som årsag til drivhuseffekten. Problemet er dog, at en enorm mængde metan kommer ind i atmosfæren på grund af folkets egen skyld. En analog af sumpgas produceres i forskellige virksomheder. Dette er den såkaldte abiogene metan. Den, der forekommer i sumpe, betragtes som biogen - det vil sige som følge af omdannelsen af organisk stof.
Methanogenese
Biosyntesen af metan (og dermed forekomsten af sumpgas) kaldes også methanogenese. Arkæiske bakterier er involveret i denne proces. De er aerobe, det vil sige, de kan få energi til livet uden ilt. Archaea har ikke membranorganeller og en kerne.
Bakterier genererer metan ved at reducere et-kulstofforbindelser med kulstofalkoholer og et-kulstofforbindelser. En anden måde er disproportionering af acetat. Den energi, der produceres af bakterier, omdannes af ATP-syntase-enzymer. En række molekyler er involveret i methanogenese: coenzymer, methanofuran, tetrahydromethanopterin osv.
Methanogener
Videnskaben kender 17 slægter og 50 arter af arkæer, der er i stand til at generere grundlaget for sumpgas. De danner primitive flercellede kolonier. Det mest undersøgte genom af sådanne archaea er Methanosarcina acetivorans. De omdanner carbonmonoxid til acetater og metan ved hjælp af enzymerne acetatkinase og phosphotransacetylase. Der er også en teori om, at disse arkæer i oldtiden kunne forvandle sig til thioether, forudsat at der var en højjernsulfidkoncentration.
Årsag til skovbrande
Med tilstrækkelig emission og koncentration kan sumpgas, antændt, forårsage en stor naturlig tørve- og skovbrand. I dag er der et helt kompleks af bekæmpelse af sådanne fænomener. Speci altjenester udfører gasovervågning af de mest sumpede områder. De er ansvarlige for forebyggelse og kvantitativ kontrol af forholdet mellem komponenterne i en potentielt farlig gas.
For eksempel er en af de mest sumpede i Moskva-regionen det østlige Shatursky-distrikt. I dens reservoirer er der en masse fisk (krysser, aborrer, kutlinger, karper, gedder, karper), salamander, frøer, slanger, bisamrotter, fugle (hejrer, bittern, vadefugle, ænder). Knoglerne af alle disse dyr indeholder fosfor. Det bearbejdes af bakterier, hvorefter der opstår flere andre stoffer. Disse er diphosphin og phosphin. De er de vigtigste initiatorer af kædereaktionen af spontan forbrænding. Brande, der er startet på denne måde, er et alvorligt miljøproblem. Fra brande i sumpe brænder ikke kun skove, men også tørvemoser. Ilden kan brede sig dybt ind i dem. Sådanne tørveområder kan brænde i årevis.
Omkring to tredjedele af alle sumpe i verden er koncentreret i Rusland. De findes i midten af den europæiske del af landet, Vestsibirien og Kamchatka. Det samlede areal af sumpe i Rusland er omkring 340 millioner hektar, hvoraf 210 er dækket af skovdække. Det meste af gassen produceres om sommeren. I en sådan periode kan der frigives omkring to et halvt kilogram metan om dagen på et areal på en hektar.
Interaktion med ilt og klor
Naturlig sumpgas, hvis kemiske formel er CH4, brænder med en svagt glødende bleg flamme. Den kraftigste eksplosion med den opstår, når den antændes i en blanding indeholdende 7-8 volumener luft og 2 volumener ilt. Gassen er lidt opløselig i vand (i modsætning til alkohol). Den reagerer kun med halogener.
Når den interagerer med klor, danner sumpgas methylchlorid CH3Cl. Dette stof fås i laboratoriet. For at gøre dette ledes s altgas ind i en kogende opløsning af methylalkohol og smeltet zinkchlorid. Resultatet er en farveløs gas karakteriseret ved en behagelig æterisk lugt med en sødlig smag. Under stærkt tryk eller afkøling tykner det til en væske.
Brug og reaktioner med halogener
Metan (marskgas), hvis formel og brug som brændstof studeres i skolens læseplan, interagerer aktivt med halogener. Som et resultat af substitutionsreaktioner med disse stoffer dannes følgende forbindelser: bromid, chlorid, fluorid og methylenfluorid. Den sidste af dem blev først opnået af den russiske kemiker Alexander Butlerov. Methyleniodid er en meget refraktiv gullig væske. Dens kogepunkt er 180 °C.
Hvad hedder sumpgas, fuldstændig erstattet af halogener? Dette er carbontetrachlorid. Det blev opdaget af den franske kemiker Henri Regnault i 1839. Det er en væske med en karakteristisk krydret lugt. Det har en bedøvende effekt. Et andet lignende stofkulstoftetrabromid. Det udvindes af asken fra marine planter.
Sundhedsfare
Sump-metan i sig selv er fysiologisk harmløs. Det tilhører ikke-giftige paraffiniske kulbrinter. Denne gruppe af stoffer er karakteriseret ved kemisk inertitet og dårlig opløselighed i blodplasma. Luft med en høj koncentration af sumpgas kan kun dræbe en person, hvis han mangler ilt.
De første tegn på kvælning (asfyksi) vises, når metanindholdet er fra 30 %. I dette tilfælde øges vejrtrækningsvolumenet, pulsen hurtigere, koordineringen af muskelbevægelser forstyrres. Men sandsynligheden for sådanne tilfælde er ekstremt lille. Faktum er, at metan er lettere end luft, hvilket forhindrer det i at akkumulere i for store proportioner.
Samtidig sidestiller forskere effekten af sumpgas på den menneskelige psyke med effekten af diethylether. En lignende effekt kan sidestilles med et narkotikum. Hos personer, der har arbejdet i miner med høje koncentrationer af metan i lang tid, kan ændringer i det autonome nervesystem (hypotension, positiv okulokardierefleks osv.) spores.
