Метан (CH₄) являє собою хімічне газоподібне з’єднання сімейства алканів. Атоми вуглецю з’єднані між собою простими зв’язками і насичені атомами водню. Газ нетоксичний, не визначається його наявність за запахом. Горіння метану відбувається при взаємодії з окислювачем, в якості якого виступає кисень.

Реакція горіння з участю кисню

Метан виділяється при розробці шахти з пласта гірничих порід. Відстежити його концентрацію без відповідного обладнання неможливо, тому поблизу рудників не можна використовувати відкрите полум’я. Спалах супроводжується підвищеною тепловіддачею і різким збільшенням температури. Реакція горіння метану відбувається з виділенням великої кількості парів води та двоокису вуглецю, а також азоту і надлишкового кисню. Надлишок кисню утворюється тільки в тих випадках, коли його обсяг перевищує необхідне для повного згоряння кількість.

Залишки окислювача не використовуються в хімічній реакції і виділяються з продуктами згоряння. Горіння метану можливо при його концентрації 5-15 %. При неповній реакції утворюється також сажа і важкі вуглеводні. Як викопного палива використовують природний газ. В ній міститься 95 % метану. Вуглець, що є в газі, згоряє повністю. При цьому не утворюються продукти згоряння, або їх кількість мінімальна.

Особливості згоряння метану

Метан може виділятися з пластів гірських порід постійно або короткочасно. Короткочасна поява являє собою викид із зони скупчення при виникненні тріщин і розломів у пласті. Крім виділення газу, відбувається викид вугілля і уламків гірських порід. Короткочасне виділення газу небезпечно для життя людини із-за швидкого збільшення його кількості, яке при досягненні в метаноповітряної суміші концентрації метану 5 % призводить до вибуху.

Для повного згоряння кожного 1 м3 газу в умовах топки знадобиться близько 2 м3 кисню. Взаємодія з окислювачем допускається в умовах атмосферного повітря. Якщо об’єм кисню становить 21 %, то для повного згоряння потрібно 4,76 разів більше атмосферного повітря, ніж чистого кисню. Процес горіння метану вимагає постійного контролю надходження кисню в топку. Для цього відбирають проби продуктів горіння на визначення їх складу в процентному співвідношенні.

Визначення ступеня згоряння газу

При повному згорянні у відпрацьованих газах міститься велика кількість діоксиду вуглецю і вільного вуглецю, при цьому об’єм оксиду вуглецю прагне до нуля. Неповна реакція, навпаки, супроводжується виділенням СО2 у великому обсязі і нульовим кількістю діоксиду вуглецю.

Для перевірки ступеня згоряння природного газу проводять спеціальний тест. Порцелянову чашку від тіля підносять до полум’я. При повній реакції на поверхні посудини не утворюється кіптява. Відсутність коптить полум’я – свідоцтво якісного згоряння природного газу.

При якій температурі горить метан?

Спалювання метану використовується для отримання теплової енергії. Ця хімічна сполука є вибухонебезпечним. При попаданні в зону відкритого полум’я воно вибухає, але в умовах звичайної температури навіть при достатній концентрації газу в повітрі горіння не відбувається. Температура горіння метану становить 537 ⁰С при самозайманні, 187 ⁰ С – при спалаху. Займання з вибухом можливо, якщо його концентрація досягає не менше 5 %. Горіння метану відбувається при концентрації його від 14 %, вибух не відбувається. Температура плавлення цієї хімічної сполуки становить 182 ⁰С.

Цікавий факт! Вчені виявили наявність покладів гідрату метану на океанічному шельфі Карського моря в місцях вічної мерзлоти. Це речовина зовні схоже на утрамбований сніг. Воно являє собою з’єднання води з метаном. Гідрат метану абсолютно інертний при постійній температурі, але не здатний займатися при її підвищенні. При зміні тиску хімічна сполука розпадається на воду і метан. З 1 см3 гідрату метану утворюється 180 см3 чистого газу.