Gasen som släpps ut från botten av reservoarer är kärrgas med en obehaglig lukt (ett annat allmänt namn är metan). Vetenskapligt är det formen, eller metylväte. Det mesta består av metan (CH4). Den kan också innehålla kväve, argon, väte, fosfin och koldioxid.
nyckelfunktioner
Standardsammansättning, kemisk formel för träskgas - allt detta visar tydligt att det tillhör de enklaste kolföreningarna. Andra komponenter är grupperade runt detta element. Marskgas finns i naturen i fritt tillstånd som en blandning med koldioxid eller kväve. Det härrör från nedbrytning av organiskt material. I regel handlar det om växter som står under vatten och som inte har tillgång till luft.
Kolgruvor är en annan plats där brännbar träskgas bildas. Det ackumuleras bland stenarna efter nedbrytning av organiska rester. Många tomrum bidrar till detta. Sådana gaser kommer ut när ett oavsiktligt hål uppstår.
Utbildningsplatser
Trots det ganska entydiga namnet släpps även kärrgas (eller snarare metan) ut frånjordsprickor nära oljefält. De första sådana fallen registrerades i USA på stranden av floden Allegheny, såväl som i Ryssland i Kaspiska regionen. I Baku har det av denna anledning funnits en legend om mystiska Baku-bränder sedan urminnes tider. Naturfenomenet visade sig vara blandat med koldioxid, kväve och oljeångor, träskgas.
Med utvecklingen av industri- och gruvteknologi har människor lärt sig hur man använder den frigjorda metanen. Den första sådana växten dök upp i Pennsylvania. Träskgas kännetecknas av att den bildas kontinuerligt, den kan hittas i vilket träsk eller damm som helst. Ofta räcker det att bara röra silt med en pinne. Efter det flyter gasbubblor till vattenytan.
Träskgasbas
Bakterier hjälper till att bilda huvudkomponenten i naturgas (metan). På grund av dem börjar jäsning av växtfiber, vilket bidrar till uppkomsten av metan. Det renaste metanet tros vara karakteristiskt för lervulkanerna på Apsheron- och Kerchhalvöarna.
Dessutom förekommer den i s altavlagringar, källor och fumaroler - hål och sprickor som ligger vid foten av vulkaner. Metan finns i den mänskliga tarmen. Den innehåller utandningsprodukter från vissa djur. Ett av de första skriftliga bevisen för detta ämne kan betraktas som skrifter av den antika författaren Plinius, som nämnde gasformiga brännbara föreningar.
Explosivitet
Mest av allt träskgaskänd för sina destruktiva egenskaper. När den antänds i blandning med luft orsakar den en explosion. Anledningen till detta är metans egenskaper. Explosionen av kärrgas och liknande föreningar under lång tid skrämde människor som förklarade vad som hände med vidskepelse. Orsakerna till anomalien blev tydliga först efter en vetenskaplig studie av detta fenomen.
Marshgas, metan och andra explosiva föreningar fick människor att uppfinna Davy-lampan. Den började användas både i träsk och i kolgruvor. I denna lampa avlägsnades förbränningsprodukter med hjälp av ett speciellt galler, tack vare vilket möjligheten till antändning av en brännbar gasblandning uteslöts.
Upptäcktshistorik
Den italienske vetenskapsmannen Allesandro Volta gjorde ett stort bidrag till studiet av träskgas (metan). 1776 bevisade han att detta ämne skiljer sig från väte, eftersom det behöver dubbelt så mycket syre för att brinna. Dessutom var det Volta som fastställde att träskgas är en källa till kolsyra.
En italienare upptäckte metan på gränsen mellan Schweiz och Italien nära Lago Maggiore. Inspirationen för vetenskapsmannen var en artikel av den amerikanske vetenskapsmannen och politikern Benjamin Franklin om fenomenet "brännbar luft". Volta var först med att skaffa metan genom att samla upp gasen som släpptes ut av träsket.
Forskning fortsätter
Andra viktiga forskare av naturfenomenet var den franske kemisten Claude Berthollet och den brittiske kemisten William Henry. Den sista av dem, 1805, bestämde sammansättningen av träskgas och skiljde den från eten (såkallas oljegas).
Hemligheten bakom sprängämnet var gömd i dess huvudkomponent - metan. Den har definierats som en lätt kolvätegas (till skillnad från den tunga kolvätegasen eten). Med tiden etablerades en annan term - metylväte. Henrys forskning fortsatte av John D alton och Jens Jakob Berzelius.
År 1813 analyserade den engelske kemisten och geologen Humphrey Davy brandgas och drog slutsatsen att detta ämne var en blandning av metan, kolsyraanhydrid och kväve. Så det bevisades att den brännbara blandningen som släpps ut i gruvorna är identisk med en liknande blandning i träsken.
Ekologisk påverkan
Kännetecknande för sumpgas, metan uppstår från vissa kemiska reaktioner. Först och främst är detta torrdestillation av organiskt material (till exempel torv eller trä). Kemiskt ren metan erhålls genom nedbrytning av zinkmetyl med vatten (zinkoxid produceras). Idag lockar detta ämne många miljöaktivisters uppmärksamhet på grund av dess deltagande i bildandet av växthuseffekten. Detta beror på ansamlingen av metan i jordens atmosfär. Träskgas absorberar värmestrålning i det infraröda området av spektrumet. I denna parameter är den näst efter ren koldioxid. Ekologer uppskattar bidraget från metan till förstärkningen av växthuseffekten till cirka 30%.
Egenskaper, sammansättning, kemisk formel för kärrgas studeras idag som en del av studien av dess inflytande på atmosfären på vår planet. I naturliga mängder producerade av naturen själv var det intefarlig som orsak till växthuseffekten. Problemet är dock att en enorm mängd metan kommer in i atmosfären på grund av människorna själva. En analog av träskgas produceras på olika företag. Detta är den så kallade abiogena metanen. Den som förekommer i träsk anses vara biogen - det vill säga resultatet av omvandlingen av organiskt material.
Metanogenes
Biosyntesen av metan (och därmed förekomsten av träskgas) kallas också metanogenes. Arkeala bakterier är involverade i denna process. De är aeroba, det vill säga de kan få energi för livet utan syre. Archaea har inga membranorganeller och en kärna.
Bakterier genererar metan genom att reducera enkolföreningar med kolalkoholer och enkolsföreningar. Ett annat sätt är disproportioneringen av acetat. Energin som produceras av bakterier omvandlas av ATP-syntasenzymer. En mängd olika molekyler är involverade i metanogenesen: koenzymer, metanofuran, tetrahydrometanopterin, etc.
Metanogener
Vetenskapen känner till 17 släkten och 50 arter av arkéer som kan generera basen för träskgas. De bildar primitiva flercelliga kolonier. Det mest studerade genomet av sådana archaea är Methanosarcina acetivorans. De omvandlar kolmonoxid till acetater och metan med hjälp av enzymerna acetatkinas och fosfotransacetylas. Det finns också en teori om att dessa arkéer i antiken kunde förvandlas till tioeter, förutsatt att det fanns en högjärnsulfidkoncentration.
Orsak till skogsbränder
Med tillräcklig utsläpp och koncentration kan träskgas, antänd, orsaka en stor naturlig torv- och skogsbrand. Idag finns det ett helt komplex för att bekämpa sådana fenomen. Speci altjänster utför gasövervakning av de mest sumpiga områdena. De är ansvariga för att förhindra och kvantitativ kontroll av förhållandet mellan komponenterna i en potentiellt farlig gas.
Till exempel är en av de mest sumpiga i Moskvaregionen det östra Shatursky-distriktet. I dess reservoarer finns det mycket fisk (kryssar, abborrar, gobies, karpar, gäddor, karp), vattensalamandrar, grodor, ormar, bisamråttor, fåglar (häger, bittern, vadare, ankor). Benen hos alla dessa djur innehåller fosfor. Det bearbetas av bakterier, varefter flera andra ämnen dyker upp. Dessa är difosfin och fosfin. De är huvudinitiatorerna till kedjereaktionen av spontan förbränning. Bränder som startat på detta sätt är ett allvarligt miljöproblem. Från bränder i träsk brinner inte bara skog, utan även torvmossar. Elden kan sprida sig djupt in i dem. Sådana torvmarker kan brinna i åratal.
Ungefär två tredjedelar av alla träsk i världen är koncentrerade till Ryssland. De finns i mitten av den europeiska delen av landet, västra Sibirien och Kamchatka. Den totala arean av träsk i Ryssland är cirka 340 miljoner hektar, varav 210 är täckta med skogstäcke. Det mesta av gasen produceras på sommaren. Under en sådan period kan cirka två och ett halvt kilo metan släppas ut per dag på en yta på en hektar.
Interaktion med syre och klor
Naturlig kärrgas, vars kemiska formel är CH4, brinner med en knappt glödande blek låga. Den starkaste explosionen med den uppstår när den antänds i en blandning som innehåller 7-8 volymer luft och 2 volymer syre. Gasen är svagt löslig i vatten (till skillnad från alkohol). Den reagerar bara med halogener.
När den interagerar med klor, bildar träskgas metylklorid CH3Cl. Detta ämne erhålls i laboratoriet. För att göra detta leds s altgas in i en kokande lösning av metylalkohol och smält zinkklorid. Resultatet är en färglös gas som kännetecknas av en behaglig eterisk lukt med en sötaktig smak. Under starkt tryck eller kylning tjocknar den till en vätska.
Användning och reaktioner med halogener
Metan (kärrgas), vars formel och användning som bränsle studeras i skolans läroplan, interagerar aktivt med halogener. Som ett resultat av substitutionsreaktioner med dessa ämnen bildas följande föreningar: bromid, klorid, fluorid och metylenfluorid. Den sista av dem erhölls först av den ryske kemisten Alexander Butlerov. Metylenjodid är en mycket refraktiv gulaktig vätska. Dess kokpunkt är 180 °C.
Vad heter träskgas, helt ersatt av halogener? Detta är koltetraklorid. Det upptäcktes av den franske kemisten Henri Regnault 1839. Det är en vätska med en karakteristisk kryddig lukt. Det har en bedövningseffekt. Ett annat liknande ämnekoltetrabromid. Den utvinns ur askan från marina växter.
Hälsofara
Träskmetan i sig är fysiologiskt ofarligt. Det tillhör giftfria paraffinkolväten. Denna grupp av ämnen kännetecknas av kemisk tröghet och dålig löslighet i blodplasma. Luft med hög koncentration av träskgas kan bara döda en person om han saknar syre.
De första tecknen på kvävning (kvävning) visas när metanh alten är från 30 %. I det här fallet ökar andningsvolymen, pulsen ökar, koordinationen av muskelrörelser störs. Men sannolikheten för sådana fall är extremt liten. Faktum är att metan är lättare än luft, vilket förhindrar att det ackumuleras i alltför stora proportioner.
Samtidigt likställer forskare effekten av träskgas på det mänskliga psyket med effekten av dietyleter. En liknande effekt kan likställas med ett narkotika. Hos personer som har arbetat i gruvor med höga koncentrationer av metan under lång tid kan förändringar i det autonoma nervsystemet (hypotoni, positiv okulokardreflex etc.) spåras.
