Болотный газ или метан (также водородистый метил, формен) — предельный углеводород состава СН4, первый член ряда СnН2n+n, одно из простейших соединений углерода, вокруг которого группируются все остальные и от которого могут быть произведены через замещение атомов водорода различными остатками. В природе болотный газ встречается в свободном состоянии в смеси с азотом, углекислотой, а иногда также и другими углеводородами; он представляет продукт разложения органических веществ, главным образом растений, в присутствии воды без доступа воздуха, а такие условия для его образования, по крайней мере в небольших количествах, встречаются на каждом шагу. Значительные массы болотного газа содержатся в каменноугольных копях, где разложение органических остатков продолжается еще и поныне; здесь он скопляется в пустотах среди пород и с силой вырывается из случайно сделанного отверстия. Большие количества болотного газа, смешанного с азотом, углекислотой и парами нефти, выделяются из трещин в земле по соседству с нефтяными месторождениями, напр. по берегам р. Аллегани, в Северо-Американских Соед. Штатах, у нас, в России, по прибрежью Каспийского моря, в особенности в окрестностях Баку, где находится знаменитый древний храм огнепоклонников. В Пенсильвании выделяющийся газ утилизируют на металлургических заводах. Образование болотного газа идет непрерывно и в настоящее время в стоячих водах; присутствие его можно доказать в любом пруде или болоте: достаточно потрогать болотный ил палкой, как тотчас же на поверхность воды всплывают пузырьки газа, который можно собрать в опрокинутую горлом вниз склянку с воронкой, наполненную водой. Газ этот оказывается смесью метана с азотом и угольной кислотой; он образуется здесь вследствие брожения растительной клетчатки (под влиянием бактерий). Грязные вулканы Керченского и Апшеронского полуостровов и других местностей выделяют также много иногда совершенно чистого болотного газа; кроме того, он найден в некоторых источниках, соляных залежах (Величка), в тосканских фумаролах и т. д. Присутствие болотного газа доказано также в кишечном канале человека и в продуктах выдыхания некоторых домашних животных. |
В смеси с воздухом при зажигании болотный газ дает страшные взрывы, жертвой которых, несмотря на все предосторожности (напр., предохранительная лампа Дэви, см. Лампы), становится масса рабочих в каменноугольных копях. Благодаря таким свойствам он был известен уже очень давно. Плиний, напр., упоминает о горючих газообразных выделениях, встречающихся в некоторых местностях, а в XVII и XVIII столетиях есть немало указаний относительно взрывов в каменноугольных копях, причем, однако, ничего не говорится о природе воспламеняющегося газа; его отождествляли тогда, по всей вероятности, с водородом. Горючесть газообразных выделений стоячих вод впервые наблюдалась Вольтой в 1776 г.; он же показал, что газ этот отличен от водорода, так как требует для своего сжигания двойной объем кислорода (а не половинный) и сверх того дает при горении угольную кислоту. Бертолле в 1785 г. исследовал болотный газ подробнее, а Генри в 1805 г. первый отличил его от маслородного газа, или этилена, в смеси продуктов сухой перегонки органических веществ; в отличие от этого последнего, тяжелого углеводородного газа, метан называли легким углеводородным газом. Дальтон, Дов и Берцелиус завершили исследования Генри; название водородистый метил дала теория типов. |
Болотный газ
образуется
в значительных количествах при некоторых химических реакциях: на первом
месте здесь следует поставить сухую перегонку органических веществ:
дерева, торфа, каменного угля, нефти и т. п.; он является, таким
образом, существенной составной частью светильного газа, где его
содержание тем значительнее, чем выше была температура фабрикации.
Продукты замещения водородов
болотного газа галоидами дают при восстановлении (амальгамой натрия, водородом
при высокой температуре) обратно болотный газ. Бертело, много работавший с этим
веществом, синтезировал его, пропуская смесь сероводорода и паров сернистого
углерода над слоем меди: CS2 + 2H2S + 8Cu = CH4 + 4Cu2S. |
Броди наблюдал образование его при действии электрических искр на смесь окиси
углерода и водорода. Для получения болотного газа сильно нагревают тесную смесь
уксусно-натровой соли с 4 ч. натристой извести; подмесь этилена удаляют,
пропуская газ через пемзу, смоченную серной кислотой, но он содержит еще
водород: CH3COONa + NaОH = CH4 + CO(NaО)2. |
Химически чистый болотный газ образуется при разложении цинкметила Zn(СН3)2 водой, при чем выделяется окись цинка. Гладстон и Трайб получают его, разлагая йодистый метил при посредстве медно-цинковой пары. |
Чистый болотный газ бесцветен, не имеет запаха и вкуса; уд. вес его 0,559; критическая температура, по Ольшевскому, — 81,8° Ц. (при давлении в 54,9 атмосф.); температура кипения — 164°; темпер. затвердевания — 185°,8; легко воспламеняется и горит бледным, едва светящим пламенем; наиболее сильно взрывает при зажигании в смеси с 2 об. кислорода или 7—8 объемами воздуха; при 16 объемах воздуха взрыва уже не происходит; в воде мало растворим, значительно легче в алкоголе; не ядовит. По химическим свойствам болотный газ представляет весьма прочное вещество, не дающее продуктов присоединения, реагирующее только с галоидами (кроме йода); при пропускании его через раскаленную трубку лишь незначительная часть переходит в нафталин; при действии искр сильного индукционного аппарата часть болотного газа разлагается на углерод и водород, причем образуется также ацетилен. Хлор не действует в темноте; при рассеянном свете образуются продукты субституции, а на прямом солнечном свету смесь обоих газов дает сильный взрыв; болотный газ не изменяется при обработке смесью дымящейся серной и азотной кислот. |