Metan
Umumiy ma’lumotlar
Tizimli nomlanishi	metan
An’anaviy nomlari	metan, shaxta gazi
Kimyoviy formulasi	CH4
Fizik xossalari
Molyar massa	16,04 g/mol
Zichlik	gaz (0 °C) 0,714 (normal sharoitda) kg/m³ 0,6682 kg/m³ — GOST 2939—63 bo‘yicha standart sharoitda; suyuqlik (−164,6 °C) 415 kg/m³ muz (−183 °C, vakuumda) 522 kg/m³
Ionlanish energiyasi	12,51 eV
Issiqlik xossalari
Harorat
• erish	−182,49 °C
• qaynash	−161,58 °C
• parchalanish	+1000°C dan yuqori
• alangalanish	85,1 K, −188 °C
• o‘z-o‘zidan alangalanish	+537,8 °C
Portlash chegaralari	4,4—17,0 %
Kritik nuqta
• harorat	190,56 K, −82,6 °C
Entalpiya
• hosil bo‘lish	-74,6 kJ/mol
• yonish	35,9 MJ/m³ 50,2 MJ/kg 803,2 kJ/mol
Bug‘lanishning solishtirma issiqligi	460,6 J/mol (760 mm simob ustunida)
Kimyoviy xossalari
Eruvchanlik
• suvda	0,02 g/kg
Tuzilishi
Dipol momenti	0 Kl·m
Tasnifi
Ro‘yxatga olish CAS raqami	74-82-8
PubChem	297
Ro‘yxatga olish EINECS raqami	200-812-7
SMILES	C
InChI	InChI=1S/CH4/h1H4 VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N
RTECS	PA1490000
ChEBI	16183
BMT raqami	1971
ChemSpider	291
Xavfsizlik
Ruxsat etilgan chegaraviy konsentratsiya	7000 mg/m³
LD50	13450-36780 mg/kg
Zaharliligi	Xavflilik sinfi: GOST 12.1.007 bo‘yicha 4-sinf. Markaziy asab tizimiga zararli.
ECB piktogrammalari
NFPA 704	4 0 0
Ma’lumotlar standart sharoit (25 °C, 100 kPa) uchun berilgan, agar boshqacha ko‘rsatilmagan bo‘lsa.
Vikimedia omboridagi mediafayllar

Metan (lot. methanum; botqoq gazi, CH₄) — tarkibi jihatidan eng oddiy to‘yingan uglevodorod, normal sharoitda rangsiz gaz bo‘lib, ta’mi va hidi yo‘q. Suvda kam eriydi, havodan deyarli ikki baravar yengil. Gaz zaharli emas, ammo havodagi yuqori konsentratsiyalarda kuchsiz narkotik ta’sir ko‘rsatadi (ruxsat etilgan chegaraviy konsentratsiya 7000 mg/m³) va zaharlilik bo‘yicha to‘rtinchi sinfgakiradi. Metanning narkotik ta’siri uning suv va qonda kam erishi hamda kimyoviy inertligi tufayli susayadi. Havodagi past konsentratsiyalarda metanning surunkali ta’siri markaziy asab tizimiga salbiy ta’sir qilishi haqida ma’lumotlar mavjud.

Maishiy foydalanishda metanga (tabiiy gazga) odatda odorantlar (odatda tiollar) — o‘ziga xos «gaz hidi»ga ega uchuvchan moddalar qo‘shiladi. Bu odamlarning gazning favqulodda sizib chiqishini o‘z vaqtida sezishi uchun qilinadi. Sanoat korxonalarida sizib chiqishlar datchiklar bilan aniqlanadi, shu sababli laboratoriyalar va sanoat korxonalariga metan ko‘pincha odorantlar qo‘shilmagan holda yetkazib beriladi.

Yopiq xonada to‘plangan metan-havo aralashmasi portlovchan bo‘ladi , agar metan konsentratsiyasi 4,4 % dan 17 %gacha yetsa. Havo bilan aralashmasining eng portlovchan konsentratsiyasi hajm bo‘yicha 9,5 %. Xususan, ko‘mir shaxtalarida u ko‘mir qatlamlaridan ajralib chiqadi va ba’zan oqibatlari halokatli bo‘lishi mumkin bo‘lgan portlashlarga sabab bo‘ladi.

Metan Yer atmosferasidagi ahamiyati bo‘yicha uchinchi issiqxona gazi (suv bug‘i va karbonat angidriddankeyin; uning issiqxona ta’siriga qo‘shadigan hissasi taxminan 4—9 %).

1776-yil noyabrda italiyalik fizik Alessandro Volta Italiya va Shveysariya chegarasidagi Lago-Majore ko‘li botqoqliklarida metanni aniqlagan. Botqoq gazini o‘rganishga uni Benjamin Franklinning «yonuvchan havo» haqidagi maqolasi ilhomlantirgan. Volta botqoq tubidan ajralib chiqayotgan gazni to‘plab, 1778-yilda sof metanni ajratib olgan. U gazning elektr uchqunidan alangalanishini ham namoyish etgan.

Ser Gemfri Devi 1813-yilda shaxta gazini o‘rgangan va uning oz miqdordagi azot N₂ va karbonat angidrid CO₂ aralashgan metandan iborat ekanini, ya’ni tarkibi jihatidan botqoq gaziga sifat jihatdan bir xil ekanini ko‘rsatgan.

«Metan» degan hozirgi nomni gazga 1866-yilda nemis kimyogari Avgust Vilgelm fon Gofmanbergan. Bu nomning manbai «metanol».

U tabiiy gazning (77—99 %), neftga yo‘ldosh gazlarning (31—90 %), shaxta va botqoq gazlarining asosiy tarkibiy qismidir (metanning botqoq gazi yoki shaxta gazi degan boshqa nomlari ham shundan kelib chiqqan). Anaerob sharoitda (botqoqlarda, ortiqcha namlangan tuproqlarda va kavsh qaytaruvchi hayvonlarning ichagida) biogen yo‘l bilan hosil bo‘ladi , bunga ayrim mikroorganizmlarning hayot faoliyati sabab bo‘ladi.

Metanning katta zaxiralari dengiz tubida va abadiy muzloq hududlarda joylashgan metangidratlarda to‘plangan.

Metan boshqa sayyoralarda, jumladan, Marsdaham aniqlangan; bu astrobiologiyasohasidagi tadqiqotlar uchun ahamiyatli. Hozirgi ma’lumotlarga ko‘ra, Quyosh tizimidagi gigant sayyoralar atmosferasida metan sezilarli konsentratsiyalarda uchraydi.

Taxminlarga ko‘ra, Titan yuzasida past haroratlarda (−180 °C) suyuq metan va etan aralashmasidan iborat butun boshli ko‘llar hamda daryolar mavjud. Sedna^{[yuzasida ham metan muzlari katta ulushni tashkil etadi manba 2027 kundan beri ko‘rsatilmagan]}.

Metan kokslash jarayonida toshko‘mirdan, gidrogenlash orqali ko‘mirdan, shuningdek, katalitik riforming jarayonida uglevodorodlar gidrogenolizi natijasida hosil bo‘ladi.

• abiogen — noorganik birikmalarning kimyoviy reaksiyalari, masalan, metall karbidlarining suv bilan ta’sirlashishi natijasida hosil bo‘lgan;
• biogen — organik moddalarning kimyoviy o‘zgarishi natijasida hosil bo‘lgan;
• bakterial (mikrob) — bakteriyalar (mikroorganizmlar) hayot faoliyati natijasida hosil bo‘lgan;
• termogen — termokimyoviy jarayonlar davomida hosil bo‘lgan.

Metanni Sabatye reaksiyasi — karbonat angidrid va vodorodning yuqori harorat va bosimda katalizator ishtirokidagi o‘zaro ta’siri orqali olish mumkin:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\uparrow +2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$,

∆H=−165.0 kJ/mol

Laboratoriyada metan natron ohagini ( natriy gidroksidi va kalsiy gidroksidiaralashmasini) yoki suvsiz natriy gidroksidini muzdek sirka kislotasi bilan birga qizdirish orqali olinadi:

${\displaystyle 2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\uparrow }$.

Ushbu reaksiya uchun reagentlarda suv bo‘lmasligi muhim, shu sababli natriy gidroksidi ishlatiladi, chunki u kamroq gigroskopikdir.

Metan olish uchun natriy asetat natriy gidroksidi bilan birga suyuqlantirilishi ham mumkin:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\uparrow +\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3}$.

Metan olishning yana bir laboratoriya usuli — gidroliz orqali alyuminiy karbidini parchalash:

${\displaystyle \mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3+12\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶4\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\uparrow }$,

shuningdek, ayrim metallorganik birikmalarni gidrolizlashdan iborat (masalan, metilmagniy bromidni).

Metanni biologik yo‘l bilan ham olish mumkin, qarang: Biogaz.

Xona harorati va standart bosimda metan rangsiz, hidsiz gazdir. Maishiy tabiiy gazning tanish hidi xavfsizlik chorasi sifatida, sizib chiqishni hiddan aniqlash uchun gazga uchlamchi butiltiolsaqlovchi odorantlar aralashmasi maxsus qo‘shilishi orqali hosil qilinadi.

Standart bosimda metanning erish harorati −182,5 °C va qaynash harorati −164 °C.

Havodagi hajmiy konsentratsiyasi 4,4 dan 17 % bo‘lganda standart bosimda oson alangalanadi. Portlash chegaralari metan va kislorod aralashmalarida atmosfera bosimida 4,5 dan 61 %.^{[manba 1106 kundan beri ko‘rsatilmagan]}

Yuqori bosimda qattiq metan turli modifikatsiyalarda mavjud bo‘lishi mumkin. 1997-yil holatiga ko‘ra, uning to‘qqizta modifikatsiyasi ma’lum edi.

Metan — to‘yingan uglevodorodlar (alkanlar) gomologik qatorining birinchi vakili va kimyoviy ta’sirlarga eng chidamli birikmalardan biridir. Boshqa alkanlar singari u radikal o‘rin olish reaksiyalariga — galogenlash, sulfoxlorlash, sulfooksidlash, nitrolash va boshqa reaksiyalarga kirishadi, ammo boshqa alkanlarga nisbatan reaksion faolligi pastroq.

Metan uchun suv bug‘i bilan reaksiyasi — bug‘li riforming xosdir. Sanoatda bu reaksiya uchun katalizator sifatida nikel, alyuminiy oksidi ustiga qoplangan holda (Ni/Al₂O₃) 800—900 °C haroratda ishlatiladi yoki katalizatorsiz 1400—1600 °C haroratda olib boriladi. Reaksiya natijasida hosil bo‘ladigan sintez-gaz keyinchalik metanol, uglevodorodlar, sirka kislotasi, asetaldegid va boshqa mahsulotlarni sintezlashda ishlatilishi mumkin. Bu vodorod ishlab chiqarishning asosiy tejamkor usulidir:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{O}\uparrow +3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2}$.

Havoda ko‘kimtir alanga bilan yonadi, bunda taxminan 33,066 MJ energiya 1 m³ miqdordagi, normal sharoitdaolingan metan hisobiga ajraladi. Metanning kislorod yoki havoda yonish reaksiyasi:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$ + 891 kJ.

U galogenlar bilan erkin radikal mexanizmi bo‘yicha o‘rin olish reaksiyalariga (jumladan, metalepsiya) kirishadi. Masalan, ketma-ket xlorlash natijasida uglerod tetrakloridgacha yetib boradi:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}$,

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}$,

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}$,

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}$.

1400 °C dan yuqorida quyidagi reaksiya bo‘yicha parchalanadi:

${\displaystyle 2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow +3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2}$.

U chumoli kislotasigacha oksidlanadi; bu 150—200 °C harorat va 30—90 atm. bosimda zanjirli radikal mexanizm bo‘yicha kechadi:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+3[\mathrm{O}]⟶\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$.

Metan kiritma birikmalarni — gaz gidratlarinihosil qiladi, ular tabiatda keng tarqalgan.

Metan pechlar, suv isitgichlar, avtomobillar, turbinalar va boshqa qurilmalarda yoqilg‘i sifatida qo‘llanadi. Metanni saqlash uchun faollashtirilgan ko‘mirdan foydalanish mumkin.

Tabiiy gazning asosiy tarkibiy qismi sifatida metan gaz turbinalarida yoki bug‘ generatorlaridayoqilib, elektr energiyasi ishlab chiqarishda ishlatiladi. Boshqa uglevodorod yoqilg‘ilariga qaraganda, metan yonganda ajraladigan issiqlik birligiga nisbatan kamroq karbonat angidrid hosil bo‘ladi.

Metanning molyar yonish issiqligi taxminan 891 kJ/mol bo‘lib, bu boshqa har qanday uglevodorodnikidan pastroq. Shunga qaramay, vodorod miqdori nisbatan yuqoriligi tufayli u massa birligiga hisoblaganda har qanday boshqa organik moddaga qaraganda ko‘proq issiqlik (55,7 kJ/g) ajratadi. Vodorod yonish issiqligiga taxminan 55 %miqdorida hissa qo‘shadi, holbuki u metan molekulyar massasining atigi 25 % ini tashkil etadi.

Ko‘plab shaharlarda metan uylarni isitish va ovqat tayyorlash uchun yetkazib beriladi. Bunda uni odatda tabiiy gazdeb atashadi. Uning energiya miqdori 39 MJ/m³. Suyultirilgan tabiiy gaz (STG) asosan saqlash va/yoki tashishni qulaylashtirish uchun suyultirilgan metandan iborat.

Metan transport vositalari uchun yoqilg‘i sifatida keng qo‘llanadi. Ko‘plab mamlakatlarda metan avtobuslar, yuk mashinalari va yengil avtomobillar uchun yoqilg‘i hisoblanadi. Rivojlangan mamlakatlarda transport vositalarini metan bilan to‘ldirish uchun keng tarmoqlangan infratuzilma mavjud. Bu ekologik jihatdan toza yoqilg‘ida ishlaydigan avtomobillarning ommalashishiga yordam beradi.

Suyuq metan suyuq kislorod bilan birgalikda istiqbolli raketa yoqilg‘isi sifatida qaraladi va quyidagi dvigatellarda qo‘llanadi: RD-0162, BE-4 va Raptor. Metanning kerosinga nisbatan afzalliklari quyidagilardan iborat:

• yuqoriroq solishtirma impuls;
• dvigatelning ichki qismlarida yonish mahsulotlarini kamroq qoldiradi;
• dvigatel bo‘shliqlarini yoqilg‘i qoldiqlaridan tozalashni osonlashtiradi.

Bu raketalardan takroran foydalanishni soddalashtiradi.

Metan xomashyo sifatida organik sintezda, shu jumladan, metanol ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Metan parafin uglevodorodlarigomologik qatoridagi fiziologik jihatdan eng zararsiz gazdir. Metan fiziologik ta’sir ko‘rsatmaydi va zaharli emas (suv va qon plazmasida kam erishi, shuningdek, parafinlarga xos kimyoviy inertligi tufayli). Havoda metan konsentratsiyasi yuqori bo‘lganda odam faqat kislorod yetishmasligi sababli halok bo‘lishi mumkin. Masalan, havoda metan miqdori 25—30 % bo‘lganda dastlabki bo‘g‘ilish belgilari (puls tezlashishi, nafas olish hajmi ortishi, nozik mushak harakatlari muvofiqlashuvining buzilishi va hokazolar) paydo bo‘ladi. Havodagi metanning bundan yuqori konsentratsiyasi kislorod tanqisligi, bosh og‘rig‘i, hansirash va tog‘ kasalligiga xos boshqa alomatlarni keltirib chiqaradi.

Metan havodan yengil bo‘lgani sababli shamollatiladigan yerosti inshootlarida to‘planmaydi. Shu bois metan va havo aralashmasini nafasga olish natijasida bo‘g‘ilib o‘lish hollari juda kam uchraydi.

Kuchli bo‘g‘ilishda birinchi yordam: jabrlanuvchini zararli gazli muhitdan olib chiqish. Nafas olish bo‘lmasa, shifokor kelguniga qadar darhol og‘izdan og‘izga sun’iy nafas berish kerak. Puls bo‘lmasa, yurakni bilvosita massaj qilish.

Endogen metan nafaqat metan hosil qiluvchi mikroflora tomonidan ichakda, balki eukariothujayralarida ham ishlab chiqarilishi ko‘rsatilgan. Tajribada hujayra gipoksiyasiyuzaga keltirilganda, masalan, mitoxondriyalar faoliyatini tajriba hayvoni organizmiga natriy azid yuborib, ya’ni ma’lum mitoxondrial zahar bilan zaharlash orqali buzilganda, metan hosil bo‘lishi sezilarli ortadi. Eukariotlar, jumladan, hayvonlar hujayralarining metan hosil qilishi hujayralar gipoksiyani boshdan kechirayotganini bildiruvchi hujayra ichidagi yoki hujayralararo signal bo‘lishi mumkinligi taxmin qilinmoqda.

Hayvonlar va o‘simliklar hujayralarida metan hosil bo‘lishi turli stress omillari, masalan, bakterial endotoksemiya yoki uni bakterial lipopolisaxaridyuborish orqali taqlid qilish ta’sirida ham ortishi ko‘rsatilgan. Biroq bunday ta’sir barcha hayvon turlarida kuzatilmasligi mumkin (tajribada tadqiqotchilar uni sichqonlarda kuzatgan, kalamushlarda esa kuzatmagan). Hayvonlar hujayralarining shunday stress sharoitlarida metan hosil qilishi stress signallaridan biri bo‘lishi mumkin.

Taxminlarga ko‘ra, odam ichak mikroflorasi ajratadigan va odam organizmi o‘zlashtirmaydigan metan (u metabolizmga uchramaydi, bir qismi ichak gazlari bilan chiqariladi, boshqa qismi so‘rilib, nafas chiqarish orqali o‘pkadanchiqariladi) bakteriyalar metabolizmining «betaraf» qo‘shimcha mahsuloti emas, balki ichak peristaltikasini tartibga solishda ishtirok etadi, degan taxmin mavjud. Ortib ketganda metan qorin dam bo‘lishiga, kekirishga, ortiqcha gaz to‘planishiga va qorindagi og‘riqqa hamda funksional qabziyatga ham sabab bo‘lishi mumkin.

U issiqxona gazibo‘lib, bu jihatdan karbonat angidriddankuchliroq ta’sir ko‘rsatadi, chunki uning molekulalari infraqizil spektrdachuqur tebranish-aylanish yutilish polosalariga ega. Agar karbonat angidridning iqlimga ta’siri shartli ravishda bir birlik deb olinsa, bir xil molyar hajmdagi metanning issiqxona faolligi 21—25 birlikni tashkil etadi. Biroq metanning atmosferadagi yashash muddati uncha uzun emas (bir necha oydan bir necha yilgacha), chunki u troposferada momaqaldiroq razryadlari, stratosferada esa Quyoshning UF-C nurlanishi ta’sirida kislorod bilan oksidlanib, karbonat angidridga aylanadi.

Taxminan 1750-yildan Yer atmosferasidagi metan konsentratsiyasining nisbiy o‘sish ko‘rsatkichi taxminan 150 %, bo‘lgan; uning ulushi esa uzoq saqlanadigan va global miqyosda aralashgan issiqxona gazlari umumiy radiatsion ta’sirining 20 % ini tashkil qiladi.

• Lvov M. D. Botqoq gazi yoki metan // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha). — Sankt-Peterburg, 1890—1907.