כיצד נוצר מתאן?
מתאן הוא גז דליק וללא ריח והתרכובת הפחמימנית הפשוטה ביותר. אך כיצד נוצר קשר זה באופן טבעי וכיצד ניתן ליצור אותו באופן מלאכותי?
התרכובת הכימית CH4, הנקראת גם מתאן, היא תרכובת הפחמימנים הפשוטה ביותר ואלקן. חומר זה הינו גז דליק, חסר צבע וריח והוא משמש לעתים קרובות כמקור אנרגיה או לסינתזים כימיים. מתאן מופיע בכמויות גדולות בסביבה, אך ניתן לייצר אותו גם באופן סינטטי.
כך נוצר CH4 באופן טבעי
- מתאן מיוצר באופן טבעי על ידי חיידקים. סוג אחד של חיידקים אינו יכול להמיר תרכובות פחמן ישירות למתאן; במקום זאת, יש צורך במספר שלבים עם זני חיידקים שונים.
- שרשראות פחמן ארוכות כמו פחמימות, שומנים וחלבונים נעשות בשלב הראשון על ידי האנזימים חיידקים מסוימים מפוצלים בהידרוליזה, כלומר בעזרת מים, כך שמונומרים לְפַתֵחַ.
- בשלב הבא חיידקים ממירים את המונומרים האלה לחומצות ואלכוהולים. תגובה זו מייצרת גם מימן, מימן גופרתי, פחמן דו חמצני ואמוניה.
- להלן, האלכוהולים והחומצות הופכים כולם לחומצה פורמית, אשר בשלב הבא הופכים למתאן על ידי חיידקים מיוחדים עם מימן ופחמן דו חמצני. תהליך זה נקרא מתנוגנזה.
- חיידקים מיוחדים אלה שיכולים לבצע מתנוגנזה שייכים למעמד הארכאיות ונקראים גם יצרני מתאן.
- חיות רבות, כגון פרות, ידועות גם כפולטות מתאן. לא הפרות עצמן מייצרות מתאן; גז זה נוצר על ידי החיידקים במעיים של בעלי החיים.
גז מתאן - כיצד הוא נוצר ומה הוא עושה
כמעט כולם שמעו את המילה גז מתאן בשיעור כימיה, אבל מה זה עושה ...
הסינתזה הכימית של מתאן
- בקנה מידה מעבדתי מתאן אינו מיוצר בעזרת חיידקים, אלא בדרך כלל באמצעות מימן ופחמן דו חמצני או פחמן חד חמצני.
- לחלופין, ניתן לחמם נתרן אצטט יחד עם נתרן הידרוקסיד. תגובה זו מייצרת מתאן ונתרן פחמתי.
- תגובות כימיות נוספות לסינתזת מתאן מתקבלות על הדעת. לדוגמה, חומצה הידרוכלורית, יחד עם אלומיניום קרביד, מספקת גם מתאן. יש להתאים את סוג הסינתזה למיקום ולחומרי המוצא הזמינים.