Gas alam: rumus. Rumus gas kimia. Semua jenis gas alam

Hari ini kita tahu berbagai gas. Beberapa orang ini menerima metode laboratorium bahan kimia, beberapa membentuk diri mereka sebagai hasil dari reaksi sebagai oleh-produk. Dan gas apa yang diproduksi di alam? Gas-gas tersebut utama alam, asal-usul alam empat:

• gas alam, yang rumus CH _4;
• Nitrogen, N _2;
• hidrogen, H _2;
• karbon dioksida, CO _2.

Tentu saja, ada beberapa lainnya - oksigen, hidrogen sulfida, amonia, gas inert, karbon monoksida. Namun, di atas pada dasarnya penting bagi masyarakat dan menggunakannya untuk tujuan yang berbeda, termasuk sebagai bahan bakar.

Apa gas alam?

Gas alam dikenal seperti itu, yang alam memberi kita. Artinya, konten yang di pedalaman bumi jauh lebih tinggi dan lebih dari jumlah yang diperoleh di industri sebagai akibat dari reaksi kimia.

Umumnya dikenal sebagai gas alam, metana, tetapi ini tidak benar. Jika Anda melihat komposisi fraksi gas, kita dapat melihat komposisi komponen berikutnya:

• metana (96%);
• etana;
• propana;
• butana;
• hidrogen;
• karbon dioksida;
• nitrogen;
• hidrogen sulfida (kecil, jumlah jejak).

Dengan demikian, tampak bahwa gas alam - campuran dari beberapa gas yang terjadi secara alami.

Gas alam: Formula

Dari sudut pandang kimia gas alam adalah campuran hidrokarbon linear struktur sederhana - metana, etana, propana dan butana. Namun, karena volume yang lebih besar dari semua metana, rumus umum gas alam diterima langsung mengungkapkan rumus metana. Dengan demikian, ternyata bahwa rumus kimia gas alam metana CH _4.

Komponen yang tersisa memiliki rumus empiris berikut dalam kimia:

• etana - C ₂ H _6;
• propana - C ₃ H _8;
• butana - C ₄ H _10;
• karbon dioksida - CO _2;
• nitrogen - N _2;
• H - H _2;
• hidrogen sulfida - H ₂ S.

Campuran zat tersebut adalah gas alam. senyawa Formula metana utamanya menunjukkan bahwa kandungan karbon daripadanya sangat kecil. Hal ini mempengaruhi sifat fisik, seperti kemampuan untuk membakar berwarna, benar-benar merokok titik. Sementara anggota lain dari yang seri homolog (seri jenuh hidrokarbon atau alkana) selama pembakaran untuk membentuk api berasap hitam.

Berada di alam

Di alam, gas ini ditemukan jauh di bawah tanah, lapisan tebal dan padat batuan sedimen. Ada dua teori utama tentang asal-usul gas alam di alam.

1. Teori gerakan tektonik batu. Para pendukung teori ini percaya bahwa hidrokarbon yang terkandung dalam perut bumi dan selalu dibesarkan sebagai akibat dari gerakan tektonik dan pemotongan up. Di bagian atas tekanan tinggi dan perubahan suhu membuat mereka sebagai akibat dari reaksi kimia dalam dua mineral alam - minyak dan gas.
2. Teori biogenik menyarankan metode lain di mana gas alam terbentuk. rumus mencerminkan komposisi kualitatif - karbon dan hidrogen, yang menunjukkan bahwa pembentukannya mengambil makhluk hidup organik yang tubuhnya menghadiri sebagian besar dibangun dari elemen-elemen ini, seperti semua makhluk hidup di planet ini yang ada sampai hari ini. Seiring waktu, sisa-sisa tanaman dan hewan yang mati tenggelam di bawah dasar laut, di mana ada tidak oksigen atau bakteri dapat terurai dan mendaur ulang bahan organik. Sebagai hasil dari pembusukan anaerob biomassa telah terjadi, dan selama jutaan tahun, sumber dua mineral - minyak dan gas. Dengan demikian dasar kedua yang sama - itu hidrokarbon dan sebagian zat berat molekul rendah. Rumus kimia dari gas dan minyak membuktikan hal itu. Namun, bila terkena kondisi yang berbeda dan produk yang berbeda dibentuk: tekanan tinggi dan suhu - gas, rendah - minyak.

Saat ini, bidang utama dan cadangan gas alam memiliki negara seperti Rusia, Amerika Serikat, Kanada, Iran, Norwegia dan Belanda.

Menurut keadaan agregasi dari gas alam tidak selalu dapat terkandung hanya di negara gas. Ada beberapa pilihan untuk kondensasi:

1. gas terlarut dalam molekul minyak.
2. Gas terlarut dalam molekul air.
3. hidrat gas membentuk solid.
4. Dalam kondisi normal - senyawa gas.

Masing-masing negara memiliki lapangan sendiri, dan sangat berharga bagi manusia.

Mendapatkan di laboratorium dan industri

Selain tempat-tempat produksi gas alam, ada sejumlah cara untuk mendapatkannya di laboratorium. Metode ini, bagaimanapun, pasti akan digunakan hanya untuk batch yang lebih kecil dari produk, karena biaya gas alam untuk melaksanakan dalam sintesis laboratorium tidak menguntungkan.

metode laboratorium:

1. Hidrolisis senyawa molekul rendah - aluminium karbida: AL ₄ C ₃ + 12H ₂ O = 3CH ₄ + 4AL (OH) _3.
2. Natrium asetat di hadapan alkali: CH ₃ COOH + NaOH = CH ₄ + Na ₂ CO _3.
3. Dari syngas: CO + 3H ₂ = CH ₄ + H ₂ O.
4. Dari zat sederhana - karbon dan hidrogen - pada suhu tinggi dan tekanan.

Rumus kimia rumus metana gas alam tercermin, sehingga semua reaksi karakteristik alkana, ditandai untuk gas tertentu.

Industri ini diproduksi ekstraksi metana dari deposito alam dan pengolahan lebih lanjut dari fraksi. Juga, produk gas diperlukan kebutuhan pembersihan. Setelah metana gas alam rumus menunjukkan hanya sebagian dari komponen yang dikandungnya. Untuk keperluan rumah tangga kebutuhan gas bersih yang tidak mengandung zat-zat lain dari metana. etana dilepas, propana, butana dan gas lainnya juga banyak digunakan.

sifat fisik

persamaan gas memberikan gambaran tentang apa kualitas fisik harus ia miliki. Mempertimbangkan apa jenis karakteristik.

1. Berwarna solid, tidak berbau.
2. density perkiraan bervariasi antara 0,7-1 kg / m ^3.
3. Suhu pembakaran 650 ⁰ C.
4. Hampir dua kali lebih ringan dari udara.
5. Panas yang dilepaskan oleh pembakaran satu meter kubik gas, sama dengan 46 juta joule.
6. Pada konsentrasi yang lebih tinggi (lebih dari 15%) dalam gas udara sangat eksplosif.
7. Ketika digunakan sebagai angka oktan pameran bahan bakar sama dengan 130.

Gas murni diperoleh hanya setelah melewati melalui tanaman perlakuan khusus (tanaman), yang didirikan pada situs ekstraksi fosil.

aplikasi

Ada beberapa bidang utama dari penggunaan gas alam. Setelah Selain komponen utamanya, gas yang rumus CH ₄ digunakan dan semua komponen lain dari campuran.

1. lingkup Konsumen hidup. Di sini mengacu pada memasak gas, pemanas bangunan perumahan, bahan bakar untuk boiler dan sebagainya. Gas yang digunakan untuk memasak, tambahkan zat khusus milik kelompok merkaptan. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa dalam hal kebocoran pipa gas atau penyimpangan lainnya bahwa orang dapat mencium baunya dan mengambil tindakan. campuran gas domestik (yang merupakan campuran propana dan butana) sangat eksplosif dalam konsentrasi yang lebih tinggi. Merkaptan juga membuat bau tertentu dan tidak menyenangkan dari gas alam. Rumus terdiri dari unsur-unsur seperti sulfur dan fosfor, yang memberikan mereka spesifisitas a.

2. Produksi bahan kimia. Di daerah ini, salah satu bahan awal utama bagi banyak reaksi penting memproduksi senyawa adalah gas alam, rumus yang menunjukkan sintesis di mana ia dapat terlibat:

• dasar dalam produksi plastik, yang merupakan bahan modern yang paling umum untuk hampir semua bidang industri;
• bahan baku dalam sintesis etunil, hidrogen sianida dan amonia. Sami produk ini di masa depan pergi ke produksi banyak serat sintetis dan kain, pupuk dan isolasi dalam konstruksi;
• karet, metanol, asam organik - terbentuk dari metana dan zat lainnya. Digunakan dalam hampir semua bidang kehidupan manusia;
• polyethylene dan banyak senyawa lainnya alam sintetis menerima berterima kasih kepada metana.

3. Gunakan sebagai bahan bakar. Selain itu, untuk setiap jenis aktivitas manusia, mulai dari mengisi jenis yang sesuai lampu meja dan untuk pembangkit listrik termal. Jenis bahan bakar dianggap ekologis yang benar dan sesuai dengan latar belakang dari semua metode alternatif. Namun, pembakaran metana untuk membentuk karbon dioksida sebagai bahan organik lainnya. Dan ia dikenal sebagai penyebab efek rumah kaca bumi. Oleh karena itu, orang-orang harus menemukan tugas bahkan lebih murni dan sumber berkualitas tinggi dari energi panas.

Itu semua sumber dasar yang menggunakan gas alam. Formula dia, jika Anda mengambil semua komponen yang kompleks, menunjukkan bahwa hampir sumber daya terbarukan, satu-satunya waktu yang perlu Anda lakukan sangat banyak. negara kita dengan cadangan gas alam sangat beruntung karena jumlah sumber daya alam seperti akan berlangsung selama ratusan tahun, tidak hanya Rusia tetapi banyak negara lain melalui ekspor.

nitrogen

Ini adalah bagian dari deposito minyak dan gas alam. Selain itu, gas menempati sebagian besar volume di udara (78%) dan terjadi dalam bentuk senyawa alami dalam litosfer nitrat.

Sebagai zat sederhana praktis digunakan oleh organisme nitrogen. Rumusnya adalah dalam bentuk ₂ N, atau, dalam hal ikatan kimia, N≡N. Kehadiran seperti hubungan yang kuat menunjukkan stabilitas dan kimia inertness tinggi molekul dalam kondisi normal. Inilah yang menjelaskan kemungkinan adanya sejumlah besar gas ini dalam bentuk bebas di atmosfer.

Dalam suatu zat sederhana yang mampu nitrogen tetap organisme tertentu - rhizobia. Mereka kemudian diolah dalam bentuk yang lebih cocok untuk pabrik gas dan dengan demikian membawa nutrisi mineral dari sistem akar tanaman.

Ada beberapa senyawa dasar, dalam bentuk yang ada di nitrogen alam. Rumus sebagai berikut:

• oksida - NO _2, N ₂ O, N ₂ O _5;
• acid - nitrous dan nitrat HNO _{2 HNO3} (diproduksi oleh pelepasan petir dari oksida di udara);
• nitrat - KNO _3, NaNO _3, dan seterusnya.

nitrogen Man tidak hanya digunakan sebagai gas, tetapi dalam keadaan cair. Ia memiliki kemampuan untuk menjadi cair pada suhu di bawah -170 ⁰ C, yang membuatnya cocok untuk pembekuan nabati dan hewani jaringan, banyak bahan. Itulah mengapa meluasnya penggunaan nitrogen cair dalam pengobatan.

Juga nitrogen adalah dasar untuk memperoleh salah satu koneksi utama - amonia. Produksi tonase substansi, seperti yang banyak digunakan dalam rumah tangga dan industri (karet persiapan, pewarna, plastik, serat sintetis, asam organik, produksi cat, bahan peledak dan sebagainya).

karbon dioksida

Apa rumus dari zat? Karbon dioksida ditulis sebagai CO _2. ikatan kovalen dalam molekul polar lemah, pasukan kimia padat ganda antara karbon dan oksigen. Hal ini menunjukkan stabilitas dan inertness molekul dalam kondisi normal. Fakta ini dikonfirmasi oleh adanya karbon dioksida bebas di atmosfer.

Bahan ini merupakan komponen dari gas alam dan minyak, dan juga terakumulasi di atmosfer atas planet ini, menyebabkan efek rumah kaca yang disebut.

Jumlah besar karbon dioksida yang terbentuk selama pembakaran apapun bahan bakar organik. Apakah batubara, kayu, gas atau bahan bakar lainnya, pembakaran yang sempurna menghasilkan air formasi dan substansi.

Oleh karena itu, ternyata bahwa akumulasi di atmosfer tidak bisa dihindari. Oleh karena itu, tugas penting dari masyarakat modern adalah mencari alternatif, yang meminimalkan efek rumah kaca bahan bakar.

hidrogen

Senyawa pendakian lain yang terjadi dalam komposisi mineral alami - adalah hidrogen. Gas yang rumus - H _2. Yang paling mudah dari semua materi dikenal saat ini.

Berkat sifat khusus dalam sistem periodik menempati dua posisi - antara logam alkali dan halogen. Memiliki satu elektron mampu memberikan sebagai (sifat logam, restorasi) dan menerima (sifat non-logam, oksidasi).

Area utama penggunaan - merupakan bahan bakar ramah lingkungan, dimana peneliti melihat masa depan. alasan:

• terbatas jumlah saham gas ini;
• Pembentukan sebagai akibat dari pembakaran hanya air.

Namun, perkembangan teknologi lengkap hidrogen sebagai sumber energi perlu ditingkatkan masih banyak nuansa.

Rumus untuk massa perhitungan, kepadatan, dan volume gas

Dalam fisika dan kimia menerapkan cara dasar beberapa untuk menyelesaikan gas. Misalnya, jika itu adalah salah satu parameter yang paling penting seperti massa gas, untuk formula perhitungan adalah:

m = V * þ, dimana þ - adalah densitas dari substansi dan V - volumenya.

Sebagai contoh, jika kita perlu menghitung massa volume gas alam dari 1 meter kubik dalam kondisi normal, maka kita mengambil nilai rata-rata standar kepadatan dalam bahan referensi. Ini akan sama dengan 0,68 kg / m ^3. Sekarang kita tahu volume dan kepadatan gas, untuk perhitungan rumus cukup memenuhi persyaratan. kemudian:

m (CH ₄₎ = 0,68 kg / m ³ * 1 ^m3 = 0,68 kg, seperti mengurangi meter kubik.

Volume gas Formula, sebaliknya, terdiri dari indikator massa dan kepadatan. Artinya, kita dapat mengekspresikan nilai konfigurasi di atas:

V = m / þ, maka pada kondisi standar dari 2 jumlah kg metana sama dengan 2 / 0,68 = 2.914 m ^3.

Juga, dalam kasus-kasus yang lebih kompleks (ketika kondisi non-standar) untuk menghitung massa dan volume gas yang digunakan persamaan Mendeleyev-Clapeyron, yang memiliki bentuk:

p * V = m / M * R * T, di mana p - tekanan gas, V - volume, m dan M - massa dan massa molar, masing-masing, R - gas yang universal konstan sebesar 8,314, T - temperatur dalam Kelvin.

Rumus Volume gas ini menghasilkan perkiraan yang sangat dekat dengan nilai gas ideal, yang ada murni hipotetis dan digunakan untuk konsep-konsep abstrak dalam memecahkan masalah dalam fisika dan kimia. Hal ini juga memungkinkan untuk menghitung volume persamaan Boyle, yang memiliki bentuk:

V = p _n * V _n * T / p * T _n, di mana nilai indeks n - adalah nilai-nilai dalam kondisi standar normal.

Untuk perhitungan yang paling akurat dan konsisten dengan realitas, seperti pilihan untuk dipertimbangkan, sebagai densitas gas. Rumus untuk menghitung parameter ini masih merupakan titik diperdebatkan. Memutuskan untuk menggunakan sederhana yang paling umum, yaitu:

þ = m ₀ * n, dimana m ₀ - Unit konsentrasi - - massa molekul (kg) n 1 / m ^3.

Namun, dalam beberapa kasus perlu untuk menggunakan lain, perhitungan yang lebih kompleks dan lengkap dengan beberapa variabel untuk menghasilkan akurat dan lebih dekat ke hasil yang ideal.