O gás emitido do fundo dos reservatórios é um gás de pântano com odor desagradável (outro nome generalizado é metano). Cientificamente, é formeno, ou metil hidrogênio. A maior parte consiste em metano (CH4). Também pode conter nitrogênio, argônio, hidrogênio, fosfina e dióxido de carbono.
Principais recursos
Composição padrão, fórmula química do gás do pântano - tudo isso demonstra claramente sua pertença aos compostos de carbono mais simples. Outros componentes são agrupados em torno deste elemento. O gás do pântano é encontrado na natureza em estado livre como uma mistura com dióxido de carbono ou nitrogênio. Resulta da decomposição da matéria orgânica. Como regra, são plantas que estão debaixo d'água e sem acesso ao ar.
As minas de carvão são outro local onde se forma o gás combustível dos pântanos. Acumula-se entre as rochas após a decomposição de resíduos orgânicos. Vários vazios contribuem para isso. Esses gases escapam quando um buraco acidental aparece.
Locais de educação
Apesar de seu nome bastante inequívoco, o gás do pântano (ou melhor, metano) também é emitido derachaduras de terra perto de campos de petróleo. Os primeiros casos desse tipo foram registrados nos Estados Unidos da América, nas margens do rio Allegheny, bem como na Rússia, na região do Cáspio. Em Baku, por esse motivo, existe uma lenda sobre os misteriosos incêndios de Baku desde os tempos antigos. O fenômeno natural acabou se misturando com dióxido de carbono, nitrogênio e vapores de óleo, gás de pântano.
Com o desenvolvimento da indústria e da tecnologia de mineração, as pessoas aprenderam a utilizar o metano liberado. A primeira dessas plantas apareceu na Pensilvânia. O gás do pântano é caracterizado pelo fato de ser formado continuamente, pode ser encontrado em qualquer pântano ou lagoa. Muitas vezes, basta tocar o lodo com um bastão. Depois disso, bolhas de gás flutuam na superfície da água.
Base de gás do pântano
As bactérias ajudam a formar o principal componente do gás natural (metano). Por causa deles, começa a fermentação da fibra vegetal, contribuindo para o aparecimento do metano. Acredita-se que o metano mais puro seja característico dos vulcões de lama das penínsulas de Apsheron e Kerch.
Além disso, ocorre em depósitos de sal, nascentes e fumarolas - buracos e fendas localizadas no sopé dos vulcões. O metano está presente no intestino humano. Contém os produtos de exalação de alguns animais. Uma das primeiras evidências escritas dessa substância pode ser considerada os escritos do antigo escritor Plínio, que mencionou compostos gasosos combustíveis.
Explosividade
A maioria de todo o gás do pântanoconhecido por suas propriedades destrutivas. Quando inflamado em uma mistura com ar, causa uma explosão. A razão para isso são as propriedades do metano. A explosão de gás do pântano e compostos semelhantes por muito tempo aterrorizou as pessoas que explicavam o que estava acontecendo com as superstições. As razões da anomalia só ficaram claras após um estudo científico desse fenômeno.
Gás de pântano, metano e outros compostos explosivos levaram as pessoas a inventar a lâmpada Davy. Começou a ser usado tanto em pântanos quanto em minas de carvão. Nesta lâmpada, os produtos de combustão foram removidos usando uma grade especial, graças à qual foi excluída a possibilidade de ignição de uma mistura de gases combustíveis.
Histórico de descobertas
O cientista italiano Allesandro Volta deu uma grande contribuição ao estudo do gás dos pântanos (metano). Em 1776, ele provou que essa substância é diferente do hidrogênio, pois precisa do dobro de oxigênio para queimar. Além disso, foi Volta quem determinou que o gás do pântano é uma fonte de ácido carbônico.
Um italiano descobriu metano na fronteira da Suíça e da Itália perto do Lago Maggiore. A inspiração para o cientista foi um artigo do cientista e político americano Benjamin Franklin sobre o fenômeno do "ar combustível". Volta foi o primeiro a obter metano coletando o gás emitido pelo pântano.
A pesquisa continua
Outros importantes pesquisadores do fenômeno natural foram o químico francês Claude Berthollet e o químico britânico William Henry. O último deles, em 1805, determinou a composição do gás dos pântanos e o distinguiu do etileno (tãochamado de gás de petróleo).
O segredo do explosivo estava escondido em seu principal componente - o metano. Foi definido como um gás de hidrocarboneto leve (em oposição ao etileno de gás de hidrocarboneto pesado). Com o tempo, outro termo foi estabelecido - hidrogênio metil. A pesquisa de Henry foi continuada por John D alton e Jens Jakob Berzelius.
Em 1813, o químico e geólogo inglês Humphrey Davy analisou o grisu e concluiu que essa substância era uma mistura de metano, anidrido carbônico e nitrogênio. Assim ficou provado que a mistura combustível liberada nas minas é idêntica a uma mistura similar nos pântanos.
Impacto Ecológico
Característica do gás do pântano, o metano surge de certas reações químicas. Em primeiro lugar, esta é a destilação seca de matéria orgânica (por exemplo, turfa ou madeira). O metano quimicamente puro é obtido pela decomposição do zinco metil com água (é produzido óxido de zinco). Hoje, essa substância atrai a atenção de muitos ambientalistas por causa de sua participação na formação do efeito estufa. Isso se deve ao acúmulo de metano na atmosfera da Terra. O gás do pântano absorve a radiação térmica na região infravermelha do espectro. Neste parâmetro, perde apenas para o dióxido de carbono puro. Os ecologistas estimam a contribuição do metano para o aumento do efeito estufa em cerca de 30%.
Propriedades, composição, fórmula química do gás dos pântanos estão sendo estudados hoje como parte do estudo de sua influência na atmosfera do nosso planeta. Em quantidades naturais produzidas pela própria natureza, não foiperigoso como causa do efeito estufa. No entanto, o problema é que uma enorme quantidade de metano entra na atmosfera por culpa das próprias pessoas. Um análogo do gás do pântano é produzido em várias empresas. Este é o chamado metano abiogênico. A que ocorre em pântanos é considerada biogênica - ou seja, resultante da transformação da matéria orgânica.
Metanogênese
A biossíntese de metano (e, portanto, a ocorrência de gás de pântano) também é chamada de metanogênese. As bactérias Archaeal estão envolvidas neste processo. Eles são aeróbicos, ou seja, podem obter energia para a vida sem oxigênio. Archaea não possui organelas de membrana e núcleo.
As bactérias geram metano reduzindo compostos de um carbono com álcoois de carbono e compostos de um carbono. Outra forma é a desproporção do acetato. A energia produzida pelas bactérias é transformada pelas enzimas ATP sintase. Uma variedade de moléculas está envolvida na metanogênese: coenzimas, metanofurano, tetrahidrometanopterina, etc.
Metanógenos
A ciência conhece 17 gêneros e 50 espécies de archaea capazes de gerar a base de gás de pântano. Eles formam colônias multicelulares primitivas. O genoma mais estudado de tais archaea é Methanosarcina acetivorans. Eles convertem o monóxido de carbono em acetatos e metano usando as enzimas acetato quinase e fosfotransacetilase. Há também uma teoria de que essas archaea nos tempos antigos poderiam se transformar em tioéter, desde que houvesse uma altaconcentração de sulfeto de ferro.
Causa de incêndios florestais
Com emissão e concentração suficientes, o gás do pântano, inflamado, pode causar uma grande turfa natural e incêndio florestal. Hoje, existe todo um complexo de combate a tais fenômenos. Serviços especiais realizam o monitoramento de gases das áreas mais pantanosas. Eles são responsáveis pela prevenção e controle quantitativo da proporção dos componentes de um gás potencialmente perigoso.
Por exemplo, um dos mais pantanosos da região de Moscou é o distrito oriental de Shatursky. Nos seus reservatórios existem muitos peixes (crucianos, poleiros, gobies, carpas, lúcios, carpas), tritões, rãs, cobras, ratos almiscarados, aves (garças, garças, limícolas, patos). Os ossos de todos esses animais contêm fósforo. É processado por bactérias, após o que várias outras substâncias aparecem. Estes são difosfina e fosfina. Eles são os principais iniciadores da reação em cadeia da combustão espontânea. Incêndios iniciados desta forma são um grave problema ambiental. De incêndios em pântanos, não apenas florestas, mas também turfeiras estão queimando. O fogo pode se espalhar profundamente neles. Essas turfeiras podem queimar por anos.
Cerca de dois terços de todos os pântanos do mundo estão concentrados na Rússia. Eles são encontrados no centro da parte europeia do país, Sibéria Ocidental e Kamchatka. A área total de pântanos na Rússia é de cerca de 340 milhões de hectares, 210 dos quais cobertos por cobertura florestal. A maior parte do gás é produzida no verão. Durante esse período, cerca de dois quilos e meio de metano podem ser liberados por dia em uma área de um hectare.
Interação com oxigênio e cloro
Gás natural do pântano, cuja fórmula química é CH4, queima com uma chama pálida pouco brilhante. A explosão mais forte ocorre quando inflamada em uma mistura contendo 7-8 volumes de ar e 2 volumes de oxigênio. O gás é ligeiramente solúvel em água (ao contrário do álcool). Só reage com halogênios.
Ao interagir com o cloro, o gás do pântano forma cloreto de metila CH3Cl. Esta substância é obtida em laboratório. Para fazer isso, o gás clorídrico é passado para uma solução em ebulição de álcool metílico e cloreto de zinco fundido. O resultado é um gás incolor caracterizado por um odor etéreo agradável com sabor adocicado. Sob forte pressão ou resfriamento, engrossa em um líquido.
Uso e reações com halogênios
Metano (gás do pântano), cuja fórmula e uso como combustível é estudado no currículo escolar, interage ativamente com os halogênios. Como resultado de reações de substituição com essas substâncias, os seguintes compostos são formados: brometo, cloreto, fluoreto e fluoreto de metileno. O último deles foi obtido pela primeira vez pelo químico russo Alexander Butlerov. O iodeto de metileno é um líquido amarelado altamente refrativo. Seu ponto de ebulição é 180 °C.
Qual é o nome do gás do pântano, completamente substituído por halogênios? Isso é tetracloreto de carbono. Foi descoberto pelo químico francês Henri Regnault em 1839. É um líquido com um odor picante característico. Tem efeito anestésico. Outra substância semelhantetetrabrometo de carbono. É extraído das cinzas de plantas marinhas.
Risco à saúde
O metano do pântano em si é fisiologicamente inofensivo. Pertence a hidrocarbonetos parafínicos não tóxicos. Este grupo de substâncias é caracterizado pela inércia química e baixa solubilidade no plasma sanguíneo. O ar com uma alta concentração de gás do pântano só pode matar uma pessoa se ela não tiver oxigênio.
Os sinais iniciais de asfixia (asfixia) aparecem quando o teor de metano é de 30%. Nesse caso, o volume da respiração aumenta, o pulso acelera, a coordenação dos movimentos musculares é perturbada. Mas a probabilidade de tais casos é extremamente pequena. O fato é que o metano é mais leve que o ar, o que evita que ele se acumule em proporções excessivas.
Ao mesmo tempo, os pesquisadores equiparam o efeito do gás do pântano na psique humana ao efeito do éter dietílico. Um efeito semelhante pode ser equiparado a um narcótico. Em pessoas que trabalharam em minas com altas concentrações de metano por muito tempo, podem ser rastreadas alterações no sistema nervoso autônomo (hipotensão, reflexo oculocárdico positivo, etc.).
